Murtilla (Ugni molinae Turcz.): frutos con características ... · Láminas de frutos de murtilla...
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1
Seminario Internacional
“Recursos Genéticos Para la Alimentación y Agricultura del Futuro en el Contexto de Cambio Climático”
10 de Diciembre de 2015
Dr. Erick Scheuermann S.Departamento de Ingeniería Química
Facultad de Ingeniería y CienciasUniversidad de La Frontera
“Murtilla (Ugni molinae Turcz.) y açaí (Euterpe oleracea
Mart.): recursos nativos para alimentos funcionales o
productos con propiedades saludables”
Murtilla (Ugni molinae Turcz.): frutos con
características antioxidantes para la
industria de alimentos
2
Frutos de murtilla (Ugni molinae Turcz.): silvestre
Frutos de murtilla (Ugni molinae Turcz.): murta o mutilla
3
Frutos de murtilla (Ugni molinae Turcz.): usos tradicionales
Captura de compuestos volátiles por Porapak Q
4
Frutos de murtilla (Ugni molinae Turcz): aroma
El olor típico de la murtilla podría ser descrito como una mezcla de notas frutales,
dulces y florales.
SilvestreCultivado -
Cultivado
Exportación
Murtilla (Ugni molinae Turcz): domesticación
5
Se colectaron 100 accesiones de
Ugni molinae Turcz, en 36 sitios.
Frutos de murtilla (Ugni molinae Turcz): domesticación
Instituto de Investigaciones AgropecuariasCentro Regional Carillanca
(Seguel et al., Agro Sur 28: 32-41, 2000)
Murtilla (Ugni molinae Turcz): domesticación
6
Murtilla (Ugni molinae Turcz): variedades registradas y patentadas
Frutos de murtilla (Ugni molinae Turcz): cultivados y trazabilidad
7
Frutos de murtilla (Ugni molinae Turcz): envasado y refrigeración
Bolsa de polietileno de baja densidad (PEBD).Variedad Red Pearl INIA
(Scheuermann et al., 2014)
8
Genotipo Polifenoles totales
(mg / 100g peso fresco)
Antocianinas
(mg / 100g peso fresco)
EC50%
(mg/L)
14-4 269,8 ± 41,1 0,65 ± 0,22 73,5 ± 7,5
17-2 227,3 ± 61,8 n.d. 74,9 ± 11,6
19-1 294,9 ± 42,0 0,54 ± 0,15 89,4 ± 12,9
14-4, 17-2, 19-1
Polifenoles y actividad antioxidante de frutos de murtilla
Año
2006
Polifenoles
Mora, frambuesa y frutilla de diversos cultivares y grados de madurez: de 204 a 326, de 57 a 338
y de 91 a 278 mg / 100 g de fruta fresca (Wang y Lin, 2000).
Mora (Rubus fruticosus L.) y frambuesa (Rubus idaeus L.) : 140,6 a 351,7 mg / 100 g de fruta
fresca (Benvenuti et al., 2004).
Polifenoles y actividad antioxidante de frutos de murtilla
Localizacióno sector
Relación solvente (%etanol/%agua)
Sólidossolubles (%)
Contenido de polifenoles totales
(mg GAE/L)
Actividadantioxidante
(mg TE/L)
Cordillera de los Andes
50/50 9,3 ± 0,3 4037 ± 10 a 5801 ± 30 a
Valle central 50/50 9,2 ± 0,6 3823 ± 13 b 3025 ± 15 c
Costero 50/50 9,2 ± 0,7 3210 ± 13 c 4137 ± 23 b
9
(Shene et al., Eur Food Res Technol 228: 467-475, 2009)
Localización
Polifenoles y actividad antioxidante de frutos de murtilla
10
Polifenoles y actividad antioxidante de frutos de murtilla
(Alfaro et al., 2013)
11
Antocianinas y actividad antioxidante de frutos de murtilla
(Junqueira-Gonçalves et al., 2015)
12
� Maqui Aristotelia chilensis (Mol.)Stuntz (Elaeocarpaceae)
COMPARACIONES
� CalafateBerberis microphylla
Polifenoles y actividad antioxidante de frutos de murtilla
� Murtilla Ugni molinae Turcz.
� Arándano Vaccinium corymbosum
Polifenoles y actividad antioxidante de frutos de murtilla
(Ruiz et al., J. Agric. Food Chem. 58: 6081–6089, 2010)
Fruta Antocianinas(μmol/g p.f.)
Flavonoles(μmol/g p.f.)
Contenido de polifenoles totales
(Índice de Folin-Ciocalteu)
Actividadantioxidante
(Trolox equivalente, μmol/g p.f.)
Calafate 17,81 ± 0,98 a 0,16 ± 0,01 a 87 ± 9 a 74,5 ± 15,9 a
Maqui 17,88 ± 1,15 a 0,12 ± 0,01 a 97 ± 10 a 88,1 ± 21,5 a
Murtilla 0,21 ± 1,08 b 0,29 ± 0,01 b 32 ± 4 b 11,7 ± 2,3 b
Arándano 2,53 ± 0,16 0,12 ± 0,01 17 ± 1 14,5 ± 0,59
Diferencias significativas (α < 0,05) por ANOVA
13
(Arancibia-Avila et al., Food Research International 44: 2054–2062, 2011)
Polifenoles y actividad antioxidante de frutos de murtilla
Antioxidantes polifenólicos
(USDA, 2010)
(INTA, 2011)
14
Polifenoles totales
(mg AGE/100g p.f.)
ORAC
(μmolTE/100g p.f.)
Fruta USDA, 2010 INTA, 2011 USDA, 2010 INTA, 2011
Murtilla 863 10770
Maqui 1664 19850
Calafate 1201 25662
Sauco 1950 14697
Grosella 517 3332
Arándano silvestre 429 9621
Chokeberry 2010 16062
Acai, polvo de fruta con
pulpa y cascara
1390 102700
Noni 51 800
Goji berry (wolfberry) 3290
Mora 477 671 5905 9043
Arándano (Elliot) 311 529 4669 8869
Frambuesa 414 380 5065 6903
Antioxidantes polifenólicos
PROGRAMA DE ALIMENTOS FUNCIONALES FONDEF-CONICYT
PROYECTO FONDEF AF10I1007
Deshidratados de murtilla (Ugni molinae Turcz) como
ingredientes funcionales de elevada calidad para la
prevención y protección cardiovascular
15
Empresas sociasInstituciones beneficiarias
Diana Naturals Chile S.A.
Index Salus Ltda.
Prinal S.A.
Avensur(Inmobiliaria Bretaña Ltda.)
Universidad de La FronteraInstituto de Agroindustria
Instituto de Investigaciones AgropecuariasCentro Regional Carillanca
Programa de Alimentos Funcionales FONDEF-CONICYT
1. Evaluación y selección de
genotipos murtilla-INIA
que permita dar origen a
frutos deshidratados de
elevada calidad funcional
antioxidante.
2. Evaluación en SMB del
efecto antioxidante y
cardioprotector de
deshidratados de murtilla
seleccionadas.
3. Desarrollo de
protocolos de tecnologías
de pretratamiento,
secado y molienda a nivel
precomercial.
4. Desarrollo de prototipos
de ingredientes y/o
productos alimenticios en
base a deshidratados de
frutos de murtilla que
permitan su escalamiento
industrial y comercial.
Universidad de La
Frontera
Diana Naturals Chile
S.A.
Index Salus Ltda.
Prinal S.A.
Universidad de LaFrontera
Instituto deInvestigacionesAgropecuarias
Universidad de La
Frontera
Avensur
Diana Naturals Chile
S.A.
Index Salus Ltda.
Prinal S.A.
Universidad de LaFrontera
Instituto deInvestigacionesAgropecuarias
16
Banco de germoplasma de murtilla de INIA
Parámetros
Rendimiento (g/planta)
Calibre (mm)
Sólidos solubles (°Brix)
Polifenoles totales(mg AGE/100g materia seca)
Actividad antioxidante DPPH(μmol TE/100g materia seca)
Contenido de humedad (% b.h.)
Color (L*,a*, b*)
Densidad (g/mL)
01 11-03 13-08 17-01 23-02 31-02 37-03
02 11-05 14-01 17-02 24-01 32-01 38-01
06-01 12-01 14-03 18-01 25-01 33-01
06-03 13-01 14-04 19-01 26-01 33-04
06-06 13-02 15-01 19-02 27-01 34-01
06-13 13-03 15-02 20-01 28-01 34-02
08-02 13-04 16-01 21-01 28-02 35-01
08-03 13-05 16-02 22-01 29-01 36-01
09-01 13-06 16-04 22-02 30-01 37-01
09-2A 13-07 16-06 23-01 31-01 37-02
Genotipos (62)
AGE: Ácido gálico equivalenteTE: Trolox® equivalente
34-2
31-1
14-4
23-1
25-1
19-1
22-2
38-1
28-1
11-3
11-5
15-2
22-1
27-1
19-2
29-1
24-1
23-28-
29-1
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Genotipo
µm
ol TE/
10
0g
ma
teri
a s
eca
Actividad antioxidante por DPPH para el período 2011-2014
RP-INIA
SP-INIA
17
Frutos de murtilla enteros deshidratados por convección con aire
Genotipo 14-4 (5% b.h.)
Contenido de polifenoles totales: 1.111 mg AGE/100 g o 1.182 mg AGE/100 g m.s.
Actividad antioxidante por ORAC: 8.776 μmol ET /100 g o 9.325 μmol ET /100 g m.s.
Frutos de murtilla enteros deshidratados por convección con aire
genotipo 14-4 (5% b.h.)
18
Frutos de murtilla enteros deshidratados por convección con aire
genotipo silvestre (5% b.h.)
(Augusto et al., Food Sci. Technol, 34(4): 667-673, 2014)
Frutos de murtilla enteros deshidratados por convección con aire
genotipo 14-4 (5% b.h.)
Compound RT (min) m/z Similarity (%) % area
Mandelic acid 6.997 179(100) 73(83) 147(28) 180(15) 45(15) 75(11) 77(11) 93 3,28
Propanoic acid 8.375 73(100) 75(86) 145(42) 45(16) 43(11) 74(10) 81 0,32
Malonic acid, 2,3,5,6-Tetrakis-O-lactone
n.i8.953 73(100) 217(60) 147(16) 45(15) 75(14) 218(12) 87 1,42
D-Xylose 9.42773(100) 217(41) 147(15) 204(15) 45(13) 117(12)
191(10)83 0,56
Gallic acid 10.02073(100) 281(56) 458(46) 459(19) 443(18) 45(15)
282(14)93 6,68
Palmitic acid 10.45073(100) 75(82) 117(74) 43(43) 132(38) 313(34)
129(31)94 3,46
Oleic acid 11.58473(100) 43(30) 41(40) 55(55) 67(25) 75(88) 117(64)
129(45) 145(30) 339(43)95 2,82
Glucofuranose 12.224217(100) 73(91) 218(48) 129(47) 91(34) 162(31)
39(27) 204(26)80 4,62
D- Glucopyranoside n.i 13.084 73(100) 204(91) 91(87) 217(24) 147(21) 205(19) 81 2,78
Arabitol n.i 13.811 73(100) 103(28) 147(21) 205(18) 217(29) 307(11) 74 6,98
Ribitol n.i 13.999 73(100) 204(25) 103(21) 217(20) 75(18) 193(18) 80 0,86
D-Mannose n.i 14.380 73(99) 191(40) 147(22) 204(100) 205(20) 217(17) 75 8,18
Glucose n.i 14.540 73(100) 147(23) 191(45) 204(95) 205(19) 84 5,21
D-Turanose 14.913 73(100) 217(34) 361(30) 103(24) 129(23) 437(12) 84 3,67
Epicatechin 17.616 368(100) 73(56) 355(46) 369(34) 650(23) 370(16) 95 22,88
Quercetin 20.766 575(100) 576(48) 73(43) 577(27) 647(17) 487(17) 82 2,22
Extracto etanólico 49,5% (v/v) a 30 °C, separación por SPE para eliminación de azúcaresdel extracto, separación e identificación por cromatografía gaseosa unida a espectrometríade masa (GC-MS).
(Augusto et al., Food Sci. Technol, 34(4): 667-673, 2014)
19
Genotipo 23-2 (7,2% b.h.)
Contenido de polifenoles totales: 1.874 mg AGE/100 g o 1.912 mg AGE/100 g m.s.
Actividad antioxidante por ORAC: 15.494 μmol ET /100 g o 15.810 μmol ET /100 g m.s.
Frutos de murtilla enteros deshidratados por convección con aire
Frutos de murtilla enteros deshidratados con microondas al vacío
Genotipo 14-4 (5% b.h.)
Contenido de polifenoles totales: 2.551 mg AGE/100 g o 2.714 mg AGE/100 g m.s.
Actividad antioxidante por ORAC: 22.154 μmol ET/100 g o 23.568 μmol ET/100 g m.s.
20
Polvo de frutos de murtilla deshidratado por convección con aire
genotipo 23-2
Genotipo 23-2 (6,7% b.h.)
Contenido de polifenoles totales: 2.398 mg AGE/100 g o 2.447 mg AGE/100 g m.s.
Actividad antioxidante por ORAC: 20.217 μmol ET /100 g o 20.732 μmol ET/100 g m.s.
Distribución de tamaño:
70% - 0,24 mm
24,2% - 0,15 mm
Polvo de frutos de murtilla deshidratado por atomización
Contenido de polifenoles totales: 368 mg AGE/100 g
Actividad antioxidante por ORAC: 6.698 μmol ET/100 g
Genotipo 19-1 base (3,3% b.h.)
21
Genotipo 14-4 base (6,6% b.h.)
Contenido de polifenoles totales: 550 mg AGE/100 g
Actividad antioxidante por ORAC: 8.202 μmol ET/100 g
Láminas de frutos de murtilla deshidratadas por secador de rodillos
Polvo genotipo 23-2 (8,6% b.h.)
Contenido de polifenoles totales: 3.552 mg AGE/100 g o 3.700 mg AGE/100 g m.s.
Actividad antioxidante por ORAC: 46.813 μmol ET/100 g o 48.764 μmol ET/100 g m.s.
Polvo de frutos de murtilla deshidratado por liofilización
22
Secado por convección con aire (HAD) versus liofilización (FD)
(Alfaro et al., Journal of Food Research, 3: 73-82, 2014)
Efecto antioxidante: peroxidación lipídica
Análisis en células endoteliales preincubadas con H2O2
como
inductor de la peroxidación, analizadas con Sonda fluorescente
BODIPY C-11 mediante confocal y evaluadas con extracto acuoso
de frutos de murtilla frescos y deshidratados.
Bodipy C-11B
C
D
E
23
24
Ranking de funcionalidad cardioprotectora
fruto fresco
Efecto vasodilatador (Anillos aórticos de ratas normotensas) de diferentes
genotipos de frutos frescos de murtilla cosechados en dos años (2011 y 2012).
Análisis de tensión con dosis efectiva (1,606 ug AGE/ml) de los diferentes
genotipos de frutos de murtilla frescos.
2011
2012
25
Fresco
Polvo
Entero
Comparación del efecto vasodilatador de genotipos de polvo de frutos y frutos
enteros deshidratados de Ugni molinae Turcz cosechados en el año 2012. Análisis
de tensión con dosis efectiva (1,606 ug AGE/ml) de los diferentes genotipos de
polvo de frutos de murtilla (P14-4, P23-2) y frutos deshidratados enteros (14-04, 19-
01, 22-01, 23-02 y 27-01).
Funcionalidad cardioprotectora
fruto deshidratado en polvo y entero
Yogurt
Tratamiento
Polifenoles totales Actividad antioxidante
mg AGE /100 g m.s µmoles TE/100g m.s
Yogurt natural 46,6c ± 3,0 241,1c ± 34,0
Yogurt - partido 67,8b ± 1,3 709,2a ± 12,0
Yogurt - polvo 106,6a ± 3,3 331,5b ± 38,6
26
Hojuela de avena
Polvo de frutos demurtilla genotipo 23-2
Index Salus Ltda.
Avensur
(Inmobiliaria Bretaña Ltda.)
Publicaciones sobre murtilla (Ugni molinae Turcz.) en Scopus
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Número
Año
Murtilla o murta o Ugni molinae
Artículos/año
Artículos acum./año
75
27
Productos en base a murtilla (Ugni molinae Turcz.)
Productos en base a murtilla (Ugni molinae Turcz.)
28
Açaí (Euterpe oleracea Mart.)
Açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.): fruto Açaí
Es una palmera nativa de la Amazonia brasileira y el Estado de Pará es el principal
centro de dispersión natural de la misma.
(Embrapa, 2006)
29
Açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.): cultivar BRS-Pará
La BRS-Pará es el primer cultivar de “açaizeiro” desarrollado por Embrapa,
selecionada para producción de frutos en condiciones de tierra firme.
(Embrapa, 2004)
Açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.): cultivar BRS-Pará
Presenta precocidad de producción, con los primeros cachos cosechados a los
tres años de plantío y productividad estimada de 10 ton/ha/año, a los ocho
años de edad; buen rendimiento de pulpa, entre 15 y 25%.
Tiene como característica diferenciadora su estatura de planta baja, que
contribuye a la eficiencia operacional en el proceso de cosecha de los frutos.
(Embrapa, 2004)
El cultivar BRS-Pará es originario de tres ciclos
de selección masal:
� Nº de cachos/planta/año: >16
� Frutos/planta/año: > 25 kg
�Coloración de los frutos: Violeta
30
Productos en base açaí (Euterpe oleracea Mart.)
Publicaciones sobre el açaí (Euterpe oleracea Mart.) en Scopus
0
50
100
150
200
250
300
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Número
Año
Açai o Euterpe oleracea
Artículos/año
Artículos acum./año
278
31
Productos en base açaí (Euterpe oleracea Mart.)
Superfoods
El Açaí un Súper alimento antioxidante
Productos en base açaí (Euterpe oleracea Mart.)
Antocianinas
y vitaminas
Vitamina A
Vitamina C
http://drasanvi.com/producto/super-alimentos-acai/
32
Productos en base açaí (Euterpe oleracea Mart.)
Productos en base açaí (Euterpe oleracea Mart.)
http://drasanvi.com/producto/super-alimentos-acai/
RESOL. EXENTA Nº 393/02
DDR o VRD
Dosis diaria de referencia (DDR)
para adultos y niños mayores de
4 años de edad
Vitamina A µg ER 800
Vitamina C mg 60
ER :Equivalente de retinol
33
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): composición química y valor nutricional
(Schauss, A.G., Bioactive Foodsin Promoting Health, 2010)
Dosis diaria de referencia (DDR) para adultos
y niños mayores de 4 años de edad
RESOL. EXENTA Nº 393/02
DDR o VRD
Vitamina A µg ER 800
Vitamina C mg 60
ER :Equivalente de retinol
IU: Unidad Internacional
1 UI retinol (Vitamina A) = 0,3 µg retinol
= 300,6 µg retinol
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): antocianinas
(Agawa et al., Food Scienceand Technology Research,2011)
34
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): antocianinas en productos procesados
(Constant, 2003)
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): antocianinas en productos procesados
(Constant, 2003)
35
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): lípidos y ácido grasos
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): lípidos y ácido grasos
(Costa et al., Food Research International, 2010)
36
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): productos en USA
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): actividad biológica
(Yamaguchi et al., Food Chemistry, 2015)
37
Fruto açaí (Euterpe oleracea Mart.): productos en Brasil
Alimentos funcionales y propiedades
saludables de los alimentos
38
Alimentos Funcionales
Un alimento puede considerarse “funcional”
cuando se demuestra satisfactoriamente que,
además de sus efectos nutritivos, afecta
beneficiosamente a una o más funciones del
organismo de forma que mejora su estado de
salud o bienestar o reduce el riesgo de
enfermedad (International Life Science Institute -
ILSI).
La legislación chilena no ha incorporado la
definición de AF en el Reglamento Sanitario de
Alimentos (RSA).
Alimentos Funcionales
39
Logo de FOSHU y alimentos japoneses FOSHU
Alimentos Funcionales
(Bleiel, 2010)
Investigación científica, desarrollo e innovación
Alimentos Funcionales
40
(Bleiel, 2010)
Investigación científica, desarrollo e innovación
Alimentos Funcionales
(Bleiel, 2010)
Investigación científica, desarrollo e innovación
YogurtLactobacillus casei
imunitas ®
Danone
Alimentos Funcionales
41
Propiedades Saludables
La falta de normativa explícita sobre Alimentos
Funcionales está dada por la existencia de los
denominados “Mensajes Saludables” o
declaraciones o claims de “Propiedades
Saludables” (Health Claims).
Codex Alimentarius (www.codexalimentarius.net)
Ministerio de Salud de Chile: Resolución Exenta N° 764/09
(listado disponible en www.minsal.cl) del 24-09-2009
En Brasil, Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA)
En Chile, la empresa alimentaria puede hacer
declaraciones de propiedades saludables en relación a
sus productos, las que el consumidor podrá conocer
para realizar una compra informada.
Los 18 mensajes saludables actualmente vigentes,
dirigidos al consumidor, detallan las propiedades de
nutrientes y factores alimentarios cuyo consumo se
relaciona con la salud, estableciendo los requisitos que
debe cumplir un producto alimenticio para poder hacer
uso de ellos.
Propiedades Saludables
42
Porcióndeconsumohabitual
Porción de consumohabitual = 20 g < 30 g
Se debe calcular para 50 g
100 g de producto – 1 g grasa total50 g de producto – 0,5 g grasa total
Porción de 50 g tiene 0,5 g grasatotal que es menor a los 3 g,entonces:
Aplica el descriptor: Bajo aporte engrasa total
http://vida.sanjorge.cl/productos
/pavo-pechuga-cocida
Propiedades Saludables
Consideraciones finales
43
Se requiere una visión de largo plazo para transformar los recursos
nativos en ingredientes funcionales o alimentos con propiedades
saludables.
Son necesarias iniciativas o programas permanentes que financien
la investigación científica que entregue los resultados que
respalden los beneficios que los recursos genéticos nativos tienen
para la salud y bienestar de la población, y luego permitan
transformarlos en alimentos funcionales o con propiedades
saludables.
Otro desafío es masificar el consumo de alimentos funcionales o
con propiedades saludables.
Consideraciones finales
Gracias