Los frutos de baya comunes, incluyendo zarzamora (Rubus spp.), fresa (Fragaria x ananassa), frambuesa roja (Rubus idaeus) y mora azul o arándano (Vaccinium spp.) han sido apreciadas por mucho tiempo por sus cualidades como alimento, consideradas una delicia en múltiples culturas. Los frutos de baya tienen atractivos colores, impartidos por pigmentos de antocianina que van del rojo al púrpura y al negro, además de sabores únicos y notas aromáticas. Contienen importantes micronutrimentos como vitamina C y ácido fólico, además de ser buenas fuentes de fibra dietaria.
Mucha atención se ha enfocado actualmente en compuestos naturales de plantas con propiedades bioactivas (fitoquímicos) que pueden brindar protección contra enfermedades crónicas. Los frutos de baya son una rica fuente de fitoquímicos, en particular compuestos fenólicos, sobre los que se ha reportado un rango de efectos potenciales contra el cáncer y enfermedades cardiacas.
Composición fenólica de los frutos de baya
Los frutos de baya son una fuente rica de polifenoles, especialmente flavonoides (antocianinas, flavonoles, flavan-3-oles y proantocianidinas) y elagitaninos. Muchos derivados de los ácidos hidroxibenzoicos e hidroxicinámicos están también presentes en el fruto. Debido a diferencias genéticas, las cuales son especialmente aparentes en variaciones en el color del fruto, las bayas varían significativamente tanto en composición como en contenido fenólico.
Ácidos fenólicos y sus derivados
Los ácidos fenólicos predominantes en los frutos de baya son los ácidos hidroxibenzoicos y los ácidos hidroxicinámicos. Aunque el ácido elágico es un ácido hidroxibenzoico, la mayoría del ácido elágico en las bayas está presente en formas conocidas como elagitaninos, los cuales constituyen una clase separada de fenólicos. Los ácidos hidroxibenzoicos y los hidroxicinámicos aparecen raramente como ácidos libres, sino que comúnmente se encuentran en formas conjugadas como ésteres y glicósidos (o glucósidos). Pueden encontrarse en la vacuola, en forma soluble, o ser insolubles como resultado de un enlace con los polisacáridos de la pared celular. Los ácidos fenólicos son comúnmente analizados por cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC, por sus siglas en inglés) después de una etapa de hidrolisis ácida o alcalina. Aunque esta técnica ha permitido a los investigadores identificar el principal ácido fenólico –agliconas- en las bayas, existe información limitada sobre las formas nativas éster y glicósido presentes en la fruta.
En las fresas, los ácidos p-coumárico, t-cinámico, p-hidroxibenzoico, cafeico, vanílico, protocatecuico y 5-cafeoilquínico (ácido clorogénico) han sido identificados luego de hidrólisis ácido o base. Los ácidos hidroxibenzoicos e hidroxicinámicos identificados en la fruta incluyen los ésteres de glucosa de los ácidos cafeico, p-coumárico, ferúlico y gálico, así como los β-D-glucósidos de los ácidos p-coumárico y p-hidroxibenzoico. El éster de glucosa del ácido p-coumárico es uno de los principales ácidos fenólicos presentes en la fruta, y está distribuido uniformemente a través de la fruta y la carne. Otros ácidos fenólicos predominantes incluyen los ácidos 5-cafeoilquinico y el p-hidroxibenzoico.
En las zarzamoras, los ácidos hidroxibenzoicos –p-hidroxibenzoico, protocatecuico, gálico, gentísico, salicílico y vanílico- están presentes en forma libre, éster y glicósido, predominando las formas éster y glicósido del ácido salicílico. Los ácidos hidroxicinámicos –cafeico, m-coumárico, p-coumárico y ferúlico- están también presentes en formas libre, éster y glicósido, predominando las formas éster de los ácidos m-coumárico, 3,4-dimetoxicinámico e hidroxicafeico, así como las formas glicósido de los ácidos 3,4-dimetoxicinámico e hidroxicafeico. Los ésteres y glicósidos constituyen el 53.1% y 43.6%, respectivamente del total de ácidos fenólicos, mientras que los ácidos libres constituyen solamente el 3.3%. Derivados específicos de los ácidos hidroxibenzoicos e hidroxicinámicos identificados en las zarzamoras incluyen el ácido clorogénico (ácido 5-cafeoilquinico), ácido neoclorogénico (ácido 3-cafeoilquinico), ácido 3-p-coumailquínico, ácido 3-feruolilquínico, ésteres de glucosa de los ácidos cafeico, p-coumárico, ferúlico y gálico, así como los β-D-glicósidos de los ácidos p-coumárico, p-hidroxibenzoico y protocatecuico.
Los ácidos fenólicos identificados en las frambuesas rojas luego de hidrolisis ácida o base incluyen los ácidos p-coumárico, cafeico, ferúlico, gálico, 5-cafeoilquínico, p-hidroxibenzoico, vanílico y protocatecuico. Los derivados específicos de ácido fenólico identificados en las frambuesas tojas incluyen el ácido 5-p-coumaroilquínico, ésteres de glucosa de los ácidos cafeico, p-coumárico y ferúlico, así como los β-D-glicósidos de los ácidos cafeico, p-coumárico, ferúlico y p-hidroxibenzoico. Las frambuesas son únicas, comparadas con otras bayas, porque contienen niveles apreciables del glicósido del ácido p-hidroxibenzoico.
En las moras azules, los ácidos hidroxibenzoicos –gentísico, gálico, protocatecuico, salicílico, siríngico y vanílico- están presentes en formas libre, éster y glicósido, predominando las formas éster y glicósido del ácido salicílico. Los ácidos hidroxicinámicos –cafeico, m-coumárico, o-coumárico, p-coumárico y ferúlico- están también presentes en formas libre, éster y glicósido, con los ácidos sinápico y 3,4-dimetoxicinámico presentes en las formas éster y glicósido, mientras que el ácido hidroxicinámico está presente en la forma éster. El ácido p-coumárico es el derivado predominante del ácido hidroxicinámico presente en la forma éster, excluyendo el ácido clorogénico (5-O-cafeoilquínico), el cual no se identificó en el estudio de referencia debido a degradación durante la hidrólisis alcalina, mientras que los ácidos 3,4-dimetoxicinámico e hidroxicafeico son los glicósidos predominantes. Los glicósidos y ésteres constituyen el 56.7% y 40.7%, respectivamente de los ácidos fenólicos totales, mientras que los ácidos libres constituyen solamente el 2.6%. El ácido clorogénico (5-O-cafeoilquínico) es el éster de ácido hidroxicinámico predominante encontrado en la mora azul, y es el compuesto polifenólico más abundante encontrado en la fruta. Además del ácido clorogénico, derivados específicos de los ácidos hidroxibenzoico e hidroxicinámico identificados en las moras azules incluyen el ácido neoclorogénico (3-cafeoilquínico), el ácido 5-p-coumaroilquínico, el ácido 5-feruoilquínico y los β-D-glicósidos de los ácidos cafeico, p-coumárico, ferúlico, p-hidroxibenzoico, protocatecuico y gálico.
Elagitaninos y derivados del ácido elágico
Las bayas son una rica fuente de taninos hidrolizables, específicamente elagitaninos, los cuales varían significativamente en peso molecular. Los elagitaninos de las bayas consisten de un centro de glucosa esterificado con ácido hexahidroxidifénico (HHDP, por sus siglas en inglés). Con la hidrólisis ácida o base de elagitaninos, el HHDP se rearregla espontáneamente en una forma dilactona conocida como ácido elágico. Además de los elagitaninos, las frutas de baya también contienen ácido elágico en las formas libre, acilada y glicosilada. Debido a la diversidad de los elagitaninos y los derivados del ácido elágico en las bayas, muchos estudios han reportado el contenido elágico total de las bayas luego de la hidrólisis ácida, con resultados expresados como equivalentes de ácido elágico. Recientemente se han identificado varios elagitaninos y derivados del ácido elágico en las bayas, utilizando cromatografía líquida de alto rendimiento y espectrometría de masas (HPLC-MS, por sus siglas en inglés).
En las frambuesas rojas, los elagitaninos lambertianina-C y sanguiina H-6 han sido identificados en varios estudios, junto con sanguiina H-10. Los derivados de ácido elágico identificados incluyen 4-arabinosido, 4-aceilxilosido y 4-acetilarabinosido. Basándose en la intensidad de pico y la cuenta de masa, sanguiina H-6 parece ser el elagitanino predominante, seguido por lambertianina-C. El arabinosido del ácido elágico es el principal derivado de ácido elágico en el fruto (2 mg/100 g de peso fresco [FW, por sus siglas en inglés]), con menos de 1 mg/100 g FW de 4-acetilxilosido y 4-acetilarabinosido reportados. Los elagitaninos disminuyen marcadamente cuando el fruto madura, y se ha demostrado que las diferentes variedades varían significativamente en las concentraciones.
Los elagitaninos identificados en las fresas incluyen casuarictina, sanguiina H-6 y HHDP. Tentativamente se han identificado 3 picos de elagitaninos, basándose en datos de HPLC-MS, reportándose una concentración total de 18 mg/100 g FW. No se observaron derivados del ácido elágico en el fruto, pero se encontró ácido elágico en forma libre a una concentración de 4 mg/100 g FW. En contraste, otro grupo de estudio identificó 2 picos como formas isoméricas de conjugados de pentosa de ácido metil-elágico y tentativamente se identificaron 3 picos adicionales como compuestos basados en el ácido elágico. Además de sanguiina H-6 y casuarictina, potentilina y pedunculagina han sido identificados en las hojas de la fresa, sugiriendo que pueden estar presentes en el fruto. Aunque los aquenios contienen niveles más elevados de ácido elágico que la pulpa, los aquenios solamente constituyen del 1% al 5% de la masa del fruto. En concordancia, 95% del ácido elágico reside en la pulpa, mientras que solamente el 4% está contenido en las semillas.
Los elagitaninos identificados en el fruto de la zarzamora incluyen potentilina y éster fenólico T1, que parece ser basado en sanguiina H-6 de acuerdo a los datos espectrales de masa. Tanto pedunculagina como casuarictina han sido identificados en las hojas y brotes de la zarzamora, sugiriendo que podrían estar presentes en el fruto. Los elagitaninos y derivados del ácido elágico en las zarzamoras están presentes predominantemente en las semillas, y la fruta contiene niveles mucho mayores de elagitaninos (51.1-68.2 mg/100 g FW) que derivados del ácido elágico (1.2-3-0 mg/100 g FW). La mayoría del ácido elágico se encuentra en las semillas (88%), mientras que solo el 12% se encuentra en la pulpa. Se ha reportado que los elagitaninos disminuyen en concentración durante la maduración del fruto.
No se han identificado elagitaninos y derivados del ácido elágico en las moras azules, lo cual no es sorprendente considerando las bajas concentraciones de ácido elágico total encontrado en la fruta luego de la hidrólisis ácida. Aparentemente, el género Vaccinium carece de la capacidad genética para sintetizar elagitaninos y derivados del ácido elágico.
Antocianinas
Las principales antocianidinas que pueden encontrarse en los frutos de baya difieren en el número y posición de sus grupos hidroxilo y metoxilo en el anillo B. Las antocianidinas aparecen raramente en la naturaleza debido a su inestabilidad. Cuando están glicosiladas con una o más entidades azúcar, son llamadas antocianinas, con azúcares individuales unidos a la posición C3 de la estructura de flavano.
Glucosa, galactosa, arabinosa, xilosa y ramnosa son los azúcares más comunes unidos a las antocianinas de las bayas. Los diglicósidos comunes encontrados en varios frutos de baya que pueden estar unidos en la posición C3 del anillo de flavano o en la posición C5 del anillo A incluyen rutinosa (glucosa, ramnosa), sambubiosa (glucosa, xilosa) y soforosa (glucosa, glucosa). Las entidades azúcar de las antocianinas de las bayas pueden estar aciladas con ácidos (acético, malónico, succínico, oxálico) alifáticos. La variedad de las substituciones glicosídicas y alifáticas lleva a un amplio rango de colores en el fruto y puede ser bastante útil en la clasificación taxonómica y la detección de adulteraciones en los jugos de frutas.
Las antocianinas en los frutos de baya han sido bien caracterizadas por HPLC-MS. Las antocianinas de la fresa están presentes casi exclusivamente en la forma no acilada (99%). La mayoría de las antocianinas existen como monoglicósidos (93%), con el resto presente como diglicósidos. Las antocianinas identificadas en las fresas incluyen los 3-glucósidos y 3-rutinosidos de cianidina y pelargonidina, y dos derivados acilados de pelargonidina, 3-(malonil)-glucósido y 3-(6-acetil)-glucósido, así como un pico menor identificado tentativamente como pelargonidina-3-diglucósido. Previamente, se habían identificado 2 compuestos acilados adicionales, cianidina-3-(succinoil)-glucósido y pelargonidina-3-(succinoil)-glucósido. También se ha reportado que las fresas contienen pequeñas cantidades de 4 complejos flavonol-antocianina, compuestos de pelargonidina-3-glucósido conectado a catequina, epicatequina, afzelequina y epiafzelequina vía enlaces α 4→8. La aglicona nueva 5-carboxipiranopelargonidina también ha sido aislada en pequeñas cantidades del fruto. Pelargonidina-3-glucósido es la antocianina predominante en las fresas, constituyendo más del 70% de las antocianinas totales y es en buena parte responsable del color rojo del fruto. La carne de la fresa contiene niveles elevados de pelargonidina-3-glucósido y pelargonidina-4-rutinosido que los aquenios, mientras que los aquenios contienen niveles más altos de cianidina-3-glucósido y cianidina-4-(malonil)-glucósido.
Los derivados de cianidina predominan en las zarzamoras con varias entidades de azúcar (glucosa, arabinosa, rutinosa y xilosa) unidas a C3. Las antocianinas están presentes, predominantemente en forma no acilada (94%) y existen principalmente como monoglicósidos (90%) con el resto como diglicósidos. Tres derivados acilados (cianidina-3-(3-malonil)-glucósido, cianidina-3-(6-malonil)-glucósido y cianidina-3—dioxaloilglucósido) así como el 3-glucósido de pelargonidina también han sido identificados en el fruto. La cianidina-3-dioxaloilglucósido, un nuevo zwitterion identificado por primera vez en Rubus laciniatus, parece ser una antocianina única en el fruto de la zarzamora. Varios estudios han reportado la distribución de antocianinas en los genotipos de zarzamora. La distribución de antocianinas en 51 muestras de zarzamora fue del 44% al 95% para cianidina-3-glucósido, de trazas al 53% para cianidina-3-rutinosido, de no detectable a 11% para cianidina-3-xilósido, de traza al 5% para cianidina-3-(malonil)-glucósido y de no detectable al 15% para cianidina-3-dioxaloilglucósido. En otro estudio, la distribución de antocianinas en 5 genotipos de zarzamora fue del 75% al 84% para cianidina-3-glucósido, de 1% a 12% para cianidina-3-rutinósido, del 4% al 8% para cianidina-3-xilósido, del 2% al 3% para cianidina-3-(malonil)-glucósido y del 3% al 8% para cianidina-3-dioxaloilglucósido. El efecto de la genética en la composición de antocianinas ha sido observado en un estudio adicional, encontrándose que un cultivar silvestre contenía un pico mayor de cianidina-3-rutinósido, pero un pico menor de cianidina-3-glucósido que el cultivar Comanche. También encontraron que las bayas Marion y Evergreen tuvieron picos menores de glicósidos de cianidina, pero contenían un pico identificado como malvidina-3-glucósido que no estaba presente en los cultivares silvestre y Comanche.
De forma similar a la zarzamora, los derivados de cianidina también predominan en las frambuesas negras y rojas, pero sus perfiles son bastante distintos debido a diferencias genéticas. Las antocianinas en las frambuesas negras y rojas están presentes exclusivamente en forma no acilada. En términos de grado de glicosilación, los porcentajes de monoglicósidos, diglicósidos y triglicósidos en las frambuesas negras y rojas se reportan como 13%, 64% y 23%, así como 22%, 52% y 26%, respectivamente. Las 7 antocianinas identificadas en la frambuesa roja incluyen cianidina-3-soforósido, cianidina-3-glucósido, cianidina-3-rutinosido, pelargonidina-3-glucósido, pelargonidina-3-rutinósido, cianidina-3-soforosido-5-ramnósido y cianidina-3-sambuniósido-5-ramnósido. La frambuesa negra contiene todas las antocianinas encontradas en la frambuesa roja, con la excepción de que carece de cianidina-3-soforósido, pero contiene cianidina-3-sambubiósido y peonidina-3-rutinósido. Las frambuesas son únicas porque tanto los frutos negros como los rojos contienen el trisacárido cianidina-3-sambubiósido-5-ramnósido, mientras que cianidina-3-soforósido-5-ramnósido está presente solamente en el fruto rojo. Cianidina-3-soforósido es la principal antocianina encontrada en las frambuesas rojas, seguida de cianidina-3-soforósido-5-ramnósido y cianidina-3-glucósido, mientras que cianidina-3-rutinósido es la antocianina predominante en las frambuesas negras, seguida de cianidina-3-sambubiósido-5-ramnósido y cianidina-4-glucósido.
Las moras azules son un fruto de baya único porque contienen los monoglicósidos (glucósidos, galactósidos y arabinósidos) de delfinidina, cianidina, petunidina, peonidina y malvidina. Debido a la diversidad de monoglicósidos y a la acilación con ácidos alifáticos tales como el acético y el malónico, se han identificado más de 25 antocianinas en las moras azules. La composición y contenido de antocianinas en la mora azul está influenciada por la genética. De acuerdo a un estudio, la distribución porcentual de antocianinas monoméricas en 5 genotipos de mora azul fue delfinidina (27% a 40%), malvidina (22% a 33%), petunidina (19% a 26%), cianidina (6% a 14%) y peonidina (1% a 5%), mientras que la distribución de antocianinas aciladas fue de no detectable al 9%. En términos de la distribución porcentual de glicósidos de antocianina, los galactósidos constituyeron del 60% al 67%, los arabinósidos del 26% al 32% y los glucósidos del 2% al 29%. Interesantemente, 4 genotipos ‘Southern Highbush’ contuvieron niveles elevados de galactósidos y arabinósidos, así como bajos niveles de glucósidos, mientras que Bluecrop, un genotipo ‘Northern Highbush’, contuvo niveles similares de los tres glicósidos, indicando que la síntesis de transferasas involucradas en la unión de entidades azúcar específicas es coordinada genéticamente. El efecto de la genética en la composición de antocianinas aciladas también ha sido reportado, encontrándose que 7 de los 10 genotipos de mora azul ‘Lowbush’ no variaron significativamente en la composición de antocianinas, pero 3 genotipos prácticamente no presentaron antocianinas aciladas, sugiriendo que la síntesis de transferasa involucrados en la unión de grupos acilo está también bajo el control genético. La distribución porcentual de antocianidinas varían entre especies comercialmente importantes de mora azul, con cianidina, delfinidina, malvidina, peonidina y petunidina constituyendo 31%, 43%, 5%, 7% y 14% de las antocianinas totales en la mora azul ‘arándano Bilberry’, 14%, 38%, 24%, 7% y 16% en la mora azul ‘Lowbush’ y 6%, 41%, 32%, 1% y 19% en mora azul ‘Highbush’, respectivamente. Las antocianinas en la mora azul están presentes predominantemente en la piel, a excepción del arándano Bilberry, en el cual residen tanto en la piel como en la pulpa.
Flavonoles
Los flavonoles tienen un doble enlace entre C2 y C3, un grupo hidroxilo en C3 y un grupo cetona en la posición C4 del anillo C del núcleo flavano. Los flavonoles más comunes en los frutos de baya (quercetina, miricetina y kaempferol) difieren en el número y posición (C3 y C5) de los grupos hidroxilo en el anillo B. Los flavonoles en las plantas ocurren generalmente como O-glicósidos con los azúcares unidos a la posición C3. Glucosa y galactosa son los azúcares más comúnmente unidos, pero también pueden encontrarse rutinosa, xilosa, arabinosa y ramnosa. De forma similar a las antocianinas, las entidades azúcar de los flavonoles de bayas pueden estar acilados con varios ácidos, como acético, glutárico, glucurónico, oxálico y cafeico.
Muchos flavonoles presentes en los frutos de baya comunes han sido identificados por HPLC-MS. Los glucurónidos y glucósidos de quercetina y kaempferol, así como el dihidroflavonol, quercetina-rutinósido, y el kaempferol-coumaroilglucósido han sido identificados en las fresas. Quercetina-3-glucósido y quercetina-3-glucurónido son los principales flavonoles en el fruto, aunque un estudio indica que quercetina-3-rutinósido es también un compuesto importante. Los flavonoles en las fresas están concentrados en los aquenios, los cuales contienen niveles 4 órdenes de magnitud más altos que la pulpa.
Cuatro derivados de quercetina (rutinósido, glucósido, glucurónido, metilquercetina-pentosa) y kaempferol-glucurónido han sido identificados en frambuesas rojas, y de forma similar a las fresas, quercetina-3-glucósido y quercetina-3-glucurónido son los principales flavonoles en el fruto.
La composición de flavonoles de las zarzamoras es más compleja, con 9 derivados de quercetina y 3 derivados de kaempferol identificados, incluyendo dos compuestos acilados (quercetina-3-[6-(3-hidroxi-3-metilglutaroil)]-β-galactósido y quercetina-3-oxalilpentósido). En un estudio involucrando 5 genotipos, se encontró que quercetina-3-galactósido y quercetina-3-glucósido son los principales flavonoles en el fruto, con 2 genotipos teniendo niveles apreciables de quercetina-3-[6-(3-hidroxi-3-metilglutaroil)]-β-galactósido. Los derivados de kaempferol han sido identificados en varios estudios, sugiriendo que la habilidad de la fruta para sintetizar kaempferol está influenciada por la genética. Los flavonoles están localizados exclusivamente en la parte carnosa de la drupa.
Las moras azules son únicas, comparadas con otros frutos de baya, en que contienen un gran número de flavonoles. Catorce derivados de quercetina, incluyendo varios compuestos acilados con ácidos cafeico y acético, 3 derivados de miricetina y kaempferol-3-glucósido, han sido identificados en el fruto. Quercetina-3-galactósido es el flavonol predominante en el fruto, pero varios genotipos contienen niveles apreciables de quercetina-3-ramnósido. Los flavonoles de la mora azul están localizados predominantemente en la piel, con pequeñas cantidades encontradas en las semillas y ninguno detectado en la pulpa.
Proantocianidinas
Las proantocianidinas, también conocidas como taninos condensados, están constituidas de flavan-3-oles oligoméricos y poliméricos. El enlace de las unidades de flavan-3-ol ocurren principalmente a través de enlaces C4→C8, aunque también puede existir el enlace C4→C6 (enlaces tipo B). Las proantocianidinas están clasificadas de acuerdo al tipo de flavan-3-oles presente, los cuales varían en sus patrones de hidroxilo en C3 en el anillo B. Las dos principales clases de proantocianidinas encontradas en los frutos de baya incluyen procianidinas, compuestas exclusivamente de unidades de (epi)catequina y propelargonidinas, compuestas exclusivamente de unidades de (epi)afzelequina.
Los frutos de baya varían marcadamente en la composición y contenido de proantocianidinas. Las proantocianidinas de moras azules y zarzamoras consisten exclusivamente de unidades de (epi) catequina (procianidinas), mientras que las procianidinas de fresa y frambuesa están compuestas tanto de unidades de (epi)catequina como de (epi)afzelequina (propelargonidina). El contenido total de proantocianidinas en mora azul ‘Highbush’, mora azul ‘Lowbush’, zarzamora, baya ‘Marion’, frambuesa y fresa es 180, 332, 27, 9, 30 y 145 mg/100 g FW.
Los flavan-3-oles poliméricos (grado de polimerización mayor a 10) son las proantocianidinas predominantes en mora azul y fresa, mientras que zarzamora y frambuesa contienen niveles no detectables a traza de polímeros. Las procianidinas poliméricas de la mora azul ‘Lowbush’ han sido reportadas dentro de un rango de polimerización de 20 a 114, con la epicatequina constituyendo el 100% de las unidades de extensión, así como catequina y epicatequina constituyendo el 67% y 33%, respectivamente, de las unidades terminales.
Catequina es el principal falvan-3-ol en la fresa, con concentraciones de 2 a 9 mg/100 FW, distribuida uniformemente en la pulpa y los aquenios. Epicatequina es el flavan-3-ol predominante en la frambuesa roja, con concentraciones de 2 a 5 mg/100 g FW, mientras que el fruto amarillo contiene niveles bajos (menos de 1 mg/100 g FW) tanto de catequina como de epicatequina.
La zarzamora contiene niveles mucho mayores de epicatequina que de catequina, con concentración de catequina por debajo de 1 mg/100 g FW y epicatequina en el rango de 1 a 18 mg/100 g FW. Los flavan-3-oles están localizados predominantemente en las semillas, las cuales contienen niveles 4 órdenes de magnitud mayores de epicatequina que la fruta entera.
Epicatequina es el principal flavan-3-ol en la mora azul, presente en una concentración de 1 mg/100 g FW.
Contenido fenólico de las frutas de baya
El amplio rango de valores reportados para varias clases de fenólicos en las mayas, refleja diferencias en genética, prácticas de cultivo, condiciones ambientales de crecimiento y posiblemente maduración. Adicionalmente, los valores son afectados por diferencias en las condiciones de extracción, procedimientos analíticos y estándares utilizados para la cuantificación, lo que hace que las comparaciones entre los estudios sean complicadas.
Frambuesa
Los niveles de fenólicos totales en todos los estudios van de 428 a 1079 mg/100 g FW para el fruto negro, 192 a 512 mg/100 g FW para el fruto rojo, 428 a 451 mg/100 g FW para el fruto rosado y 241 a 359 mg/100 g FW para el fruto amarillo. La frambuesa negra también contiene niveles apreciables de ácido elágico total, lo que es muy posiblemente debido a las altas concentraciones de elagitaninos en el fruto. La frambuesa roja contiene niveles mucho más bajos de antocianinas que la frambuesa negra, con valores que van de 19 a 89 mg/100 g FW. Los elagitaninos parecen ser los principales fenólicos tanto en la frambuesa roja como la amarilla, con un contenido total de ácido elágico en el rango de 38 a 270 mg/100 g FW en el fruto rojo y 58 a 194 mg/100 g FW en el fruto amarillo. Las semillas de las frambuesas roja y negra son una rica fuente de elagitaninos, conteniendo 870 y 670 mg/100 g de semillas de ácido elágico, respectivamente. La frambuesa roja también contiene niveles apreciables de procianidinas totales (30 mg/100 g FW). Los flavonoles son constituyentes fenólicos menores en la frambuesa, independientemente del color del fruto, con valores que van de menos de 1 a 19 mg/100 g FW.
Un estudio midió las cantidades de diferentes clases de fenólicos en la frambuesa roja, con datos expresados en peso seco (DW, por sus siglas en inglés), reportando que los elagitaninos (1717 mg/100 g DW) y las antocianinas (230 mg/100 g DW) eran los fenólicos predominantes, con niveles mucho menores de flavonoles (23 mg/100 g DW), ácidos hidroxicinámicos (25 mg/100 g DW) y ácidos hidroxibenzoicos (24 mg/100 g DW) presentes en el fruto. Otro grupo también reportó que los elagitaninos y las antocianinas eran los principales fenólicos en la frambuesa roja, constituyendo el 51% y 31%, respectivamente, de los fenólicos totales determinados por HPLC. Las procianidinas y el ácido elágico libre constituyeron 8% y 9%, respectivamente, de los fenólicos totales, mientras que los flavonoles constituyeron menos del 1%.
Fresa
Los niveles de fenólicos totales en todos los estudios están en el rango de 43 a 273 mg/100 g FW. Los amplios rangos de antocianinas totales (6 a 102 mg/100 g FW) y ácidos elágicos totales (menos de 1 a 84 mg/100 g FW) reportados en la literatura indican que las antocianinas y los elagitaninos son fenólicos importantes en el fruto, pero es poco claro la clase de fenólicos que predomina. Las amplias discrepancias en los valores de ácido elágico total pueden ser explicadas por diferencias en las condiciones de hidrólisis ácida y en las técnicas analíticas utilizadas para medir y cuantificar los diversos derivados de ácido elágico en el fruto. Los altos valores (65 a 85 mg/100 g FW) reportados en uno de los estudios, refleja un análisis HPLC profundo de formas libres y conjugadas del ácido elágico, así como elagitaninos solubles e insolubles.
Además de antocianinas y elagitaninos, la fresa es rica en procianidinas totales (145 mg/100 g FW). De forma similar a la frambuesa, los flavonoles son fenólicos menores en el fruto, con valores dentro de un rango de menos de 1 a 5 mg/100 g FW. Un estudio adicional midió las cantidades de diferentes clases de fenólicos en las fresas, con datos expresados en base al peso seco y reportó que las antocianinas (204 mg/100 g DW) y los elagitaninos (127 mg/100 g DW) fueron los fenólicos predominantes en el fruto, con niveles mucho menores de ácidos hidroxicinámicos (56 mg/100 g DW), ácidos hidroxibenzoicos (28 mg/100 g DW) y flavonoles (12 mg/100 g DW) presentes en el fruto.
Zarzamora
Los niveles de fenólicos totales en todos los estudios están dentro del rango de 114 a 1056 mg/100 g FW. Las antocianinas son los principales fenólicos en el fruto, con concentraciones que van de 31 a 256 mg/100 g FW. Comparado con las antocianinas, la zarzamora contiene niveles mucho menores de procianidinas totales (9 a 27 mg/100 g FW), flavonoles (4 a 30 mg/100 g FW), ácido elágico (2 a 34 mg/100 g FW) y ácidos fenólicos (7 a 64 mg/100 g FW). Las semillas de las variedades Marion y Evergreen parecen ser excepcionalmente ricas en elagitaninos, conteniendo 3230 y 2120 mg/100 g de semillas de ácido elágico, respectivamente.
Mora azul
Los niveles de fenólicos totales en las mora azules ‘Highbush’, ‘Lowbush’, ‘Rabbiteye’ y ‘Southern Highbush’ en todos los estudios están dentro del rango de 106 a 435 mg/100 g FW, 295 a 495 mg/100 g FW, 231 a 961 mg/100 g FW y 116 a 586 mg/100 g FW, respectivamente. Las moras azules son particularmente ricas en antocianinas, procianidinas y el ácido hidroxicinamato-clorogénico. Los niveles de antocianina total en las moras azules ‘Highbush’, ‘Lowbush’, ‘Rabbiteye’ y ‘Southern Highbush’ en todos los estudios van de 20 a 269 mg/100 g FW, 91 a 260 mg/100 g FW, 13 a 515 mg/100 g FW y 35 a 823 mg/100 g FW, respectivamente. Las moras ‘Highbush’ y ‘Lowbush’ contienen 180 y 332 mg/100 g FW de procianidinas totales, respectivamente. El contenido de ácido clorogénico de las moras azules ‘Highbush’, ‘Lowbush’ y ‘Southern highbush’ en todos los estudios van de 27 a 158 mg/100 g FW.
Las moras azules contienen niveles más elevados de flavonoles que las frambuesas y las fresas, pero tienen niveles similares a las zarzamoras, con concentraciones que van de 9 a 33 mg/100 g FW. En contraste a las frambuesas, fresas y zarzamoras, las moras azules no contienen elagitaninos, y por tanto contienen niveles muy bajos de ácido elágico total (menos de 5 mg/100 g FW).
En comparación de los diferentes tipos de moras azules, varios estudios indican que las moras ‘Rabbiteye’ tienen niveles más altos de fenólicos totales y antocianinas que las moras ‘Southern Highbush’. Los valores fenólicos totales de las moras azules ‘Lowbush’, ‘Rabbiteye’, ‘Southern Highbush’ y ‘Highbush’ fueron 381, 340, 327 y 261 mg/100 g FW, respectivamente. En el mismo estudio, los valores de antocianinas totales de las moras ‘Lowbush’, ‘Rabbiteye’, ‘Southern Highbush’ y ‘Highbush’ fueron 139, 124, 119 y 129 mg/100 g FW, respectivamente. De acuerdo a dicho estudio, las moras azules ‘Lowbush’ tienen niveles más altos de fenólicos totales y antocianinas que las otras variedades.
Capacidad antioxidante de las frutas de baya
El estrés oxidativo, caracterizado por un desbalance entre la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés) y la actividad de los sistemas de defensa antioxidante en el cuerpo, juega un papel en el desarrollo de varias enfermedades degenerativas. Aunque el estrés oxidativo parece no ser la causa primaria de estas enfermedades, el exceso de radicales formados como efecto secundario del daño tisular, puede exacerbar las enfermedades crónicas. Debido a los efectos dañinos de los radicales libres en la biología humana, mucha atención se ha enfocado en el papel de las vitaminas y fitoquímicos antioxidantes en la prevención de enfermedades. Un área importante de investigación ha involucrado el tamizado de varios alimentos para determinar su capacidad antioxidante, y las frutas de baya han recibido mucha atención debido a su alto contenido de flavonoides.
El ensayo de la capacidad absorbente de radicales de oxígeno (ORAC, por sus siglas en inglés) ha sido el método seleccionado para medir la capacidad antioxidante de los extractos de bayas. El método mide la actividad antioxidante eliminadora de radical peroxilo (ROO) iniciado por 2,3-azobis(2-amidinopropano)-dihidroxicloruro (AAPH, por sus siglas en inglés). B-ficoeritrina (B-PE, por sus siglas en inglés), una proteína hidrosoluble, fue utilizada inicialmente como una sonda fluorescente. La pérdida de fluorescencia medida en el tiempo refleja al grado de daño a B-PE causado por el radical peroxilo. La actividad antioxidante de determinada por medición del área bajo la curva de deterioro de fluorescencia de la muestra conteniendo antioxidante, comparada con la del blanco, que contiene no antioxidante. Trolox, un análogo de tocoferol hidrosoluble, es utilizado como un estándar, con resultados expresados típicamente como micromoles de equivalentes de trolox (TE, por sus siglas en inglés) por gramo de peso fresco. B-PE ha sido reemplazado por fluoresceína (FL). Comparada con B-PE, FL muestra mayor consistente entre lotes, es más fotoestable y no se une a los polifenoles. El uso de FL como la sonda resulta típicamente en valores ORAC 1.5-3.5 veces más altos que con B-PE. Para evitar confusiones, el tipo de sonda empleada debe ser especificado cuando se reportan datos ORAC (ORACPE u ORACFL).
Los valores ORACPE de las fresas van de 11.1 a 17.8 µmol TE/g FW. Los valores ORACPE para las frambuesas negras van de 28.2 a 146.0 µmol TE/g FW. Las frambuesas negras contienen la mayor capacidad antioxidante entre las frutas de baya comunes. Los valores ORACPE para las frambuesas rojas en todos los estudios van de 15.9 a 24.0 µmol TE/g FW. Los valores ORACPE para las zarzamoras van de 20.3 a 70.6 µmol/g FW. En un estudio completo, involucrando 27 genotipos de zarzamora, los valores ORACPE van de 100.3 a 146.0 µmol TE/g FW, indicando que existen amplias variaciones para la explotación por los criadores de plantas. Los valores ORACPE para las moras azules ‘Southern Highbush’, ‘Highbush’, ‘Rabbiteye’ y ‘Lowbush’ en todos los estudios van de 4.6 a 73.0 µmol TE/g FW, 5.5 a 37.0 µmol TE/g FW, 13.6 a 37.8 µmol TE/g FW y 25.9 a 45.9 µmol TE/g FW, respectivamente. Se ha reportado que los valores ORAC en la mora azul son influenciados por el tamaño de la fruta, siendo las frutas más pequeñas las que tienen valores ORAC más elevados; esto se debe a la localización de las antocianinas y los flavonoles en el tejido epidérmico, y la fruta más pequeña tiene más tejido epidérmico por unidad de volumen que la fruta grande.
Los valores ORACFL hidrofílicos reportados en la fresa van de 29.2 a 41.7 µmol TE/g FW, con un valor promedio de 1.25 µmol TE/g FW. Los valores ORACFL hidrofílicos de la frambuesa roja van de 37.4 a 57.9 µmol TE/g FW, con un valor promedio de 47.7 µmol TE/g FW. Los valores ORACFL hidrofílicos de las moras azules cultivadas van de 49.7 a 73.9 µmol TE/g FW, con un valor promedio de 61.8 µmol TE/g FW. Una muestra de mora azul ‘Lowbush’ tuvo un valor ORACFL hidrofílico de 92.1 µmol TE/g FW. Los valores ORACFL lipofílicos de las frutas de baya comunes son muy bajos, constituyendo menos del 3% de la capacidad antioxidante total. La frambuesa negra tiene un valor ORACFL notablemente elevado de 128.4 µmol TE/g FW, pero todavía hay que determinar dichos valores en varios genotipos de la fruta.
Un estudio reportó los valores ORACFL hidrofílicos para 6 genotipos similares de zarzamoras y moras azules cultivados en la misma ubicación por dos temporadas. Los valores ORACFL de las muestras de zarzamora cosechadas en 2004 fueron de 62.5 a 82.5 µmol TE/g FW, con un valor promedio de 74.0 µmol TE/g FW, mientras que los valores ORACFL de muestras de zarzamora cosechadas en 2005 fueron de 49.4 a 76.1 µmol TE/g FW, con un valor promedio de 60.7 µmol TE/g FW. Los valores ORACFL para muestras de mora azul ‘Southern Highbush’ cosechadas en 2004 fueron de 62.2 a 139.4 µmol TE/g FW, con un valor promedio de 95.7 µmol TE/g FW, mientras que los valores ORACFL para las muestras de la misma variedad cosechadas en 2005 fueron de 44.4 a 77.6 µmol TE/g FW, con un valor promedio de 64.4 µmol TE/g FW. El valor ORACFL de una muestra ‘Highbush’ fue 51.8 µmol TE/g FW en 2004 y de 36.7 µmol TE/g FW en 2005. Los valores mucho mayores obtenidos por zarzamora y mora azul en 2004, comparados con 2005, sugieren que las condiciones ambientales de crecimiento pueden influir marcadamente en la síntesis de compuestos fenólicos responsables de la capacidad antioxidante. Al comparar los valores promedio de los estudios, parece que las moras azules ‘Lowbush’ tienen mayor capacidad antioxidante que las moras ‘Highbush’ y ‘Southern Highbush’, a excepción de varias líneas de cultivo avanzadas, con frutos pequeños y altamente pigmentadas, de mora azul ‘Southern Highbush’, que tienen valores ORACFL excepcionalmente altos (77.6 a 139.4 µmol TE/g FW).
Las semillas de las frutas de baya comunes son una rica fuente de fenólicos y capacidad antioxidante, con valores ORACFL de 540, 151, 146 y 200 µmol TE/g de semillas reportados para semillas de frambuesa roja, frambuesa negra, zarzamora Marion y zarzamora Evergreen, respectivamente.
Relación entre clases fenólicas y capacidad antioxidante
Se han reportado consistentemente relaciones lineales entre los niveles totales de fenólicos y antocianinas y la capacidad antioxidante medida por varios métodos (ORACPE y ORACFL, 2,2-azino-bis(3-etilbenztiazolina-6-ácido sulfónico) (ABTS, por sus siglas en inglés), poder antioxidante reductor férrico (FRAP, por sus siglas en inglés), 2,2-difenil-1-picrilhirazil (DPPH, por sus siglas en inglés)) en estudios que involucran a fresas, frambuesa negra, frambuesa roja, zarzamora y mora azul, demostrando que los compuestos fenólicos son los principales antioxidantes hidrofílicos presentes en la fruta. La mayoría de los estudios que involucró un gran número de genotipos reporta una mayor correlación entre los fenólicos totales y la capacidad antioxidante que entre antocianinas totales y capacidad antioxidante, lo cual no es sorprendente considerando el amplio surtido de fenólicos en la fruta.
Contribución de los flavonoides individuales a la capacidad antioxidante
Varios estudios ha reportado la capacidad antioxidante de las clases fenólicas y fenólicos individuales en los extractos de bayas. En un estudio involucrando 14 genotipos de fresas cultivadas bajo 2 sistemas de cultivo, se recolectaron fracciones de HPLC de cada pico cromatográfico y se midió el valor ORACPE de cada compuesto. Se encontró que la suma de las actividades antioxidantes de los fenólicos individuales en los jugos separados por HPLC constituyeron del 48.2% al 73.9% del valor ORACPE de los jugos extraídos directamente. Los ácidos fenólicos (p-coumaroilglucosa y ácido elágico) contribuyeron con el 12.2% al 12.7%, los flavonoles con el 20.0% al 26.8% y las antocianinas con el 50.4& al 67.9% de la capacidad antioxidante total de los jugos obtenidos de la fruta cultivada bajo los dos sistemas. Los compuestos fenólicos que mostraron las mayores contribuciones a la capacidad antioxidante incluyen pelargonidina-3-glucósido (27.1% a 27.3%), cianidina-3-glucósido (10.6% a 13.3%) y p-coumaroilglucósido (9.6% a 10.5%).
Utilizando el mismo enfoque, se estudió la contribución de las clases fenólicas y los fenólicos individuales para los valores ORACPE en moras azules. Los valores ORACPE sumados de los ácidos hidroxicinámicos, flavonoles y antocianinas constituyeron el 79% del valor ORACPE del extracto de la fruta entera. El ácido clorogénico contribuyó con el 21%, los flavonoles con el 23% y las antocianinas con el 56% del valor ORACPE total. Otros fenólicos, además del ácido clorogénico, proporcionaron contribuciones significativas al valor ORACPE, incluyendo quercetina-3-galactósido (6.2%), miricetina-3-arabinósido (5.4%), delfinidina-3-galactósido (9.2%), delfinidina-3-glucósido (6.2%), petunidina-3-galactósido (5.8%) y malvidina-3-galactósido (6.3%).
Un grupo estudió los compuestos antioxidantes en el fruto de la frambuesa roja, por HPLC acoplado a un sistema de detección antioxidante postcolumna en línea, empleando un radical ABTS. Detectaron 3 distintas regiones en los cromatogramas en donde se observaron las principales actividades eliminadoras del radical ABTS. La primera región, consistente de compuestos altamente polares como el ácido ascórbico, glutatión y cisteína, contribuyó con aproximadamente el 20% de la capacidad antioxidante total del extracto. La segunda región, consistente en 9 antocianinas, contribuyó con aproximadamente el 25% de la capacidad antioxidante total. La tercera región contenía 2 importantes elagitaninos (sanguiina H-6 y lambertianina C), que contribuyeron con 40% y 12%, respectivamente, de la capacidad antioxidante total. Varias procianidinas y otros compuestos fenólicos contribuyeron con aproximadamente el 5% de la capacidad antioxidante total. Los elagitaninos aislados de las frambuesas rojas fueron más efectivos que las antocianinas en la inhibición de la oxidación de lípidos y proteínas.
Los resultados de estos estudios muestran que las antocianinas son los principales contribuidores a la capacidad antioxidante en moras azules y fresas, mientras que los elagitaninos son los principales contribuidores a la capacidad antioxidante en frambuesas rojas. Actualmente están en estudio la zarzamora y la frambuesa negra, para determinar la contribución de los compuestos fenólicos individuales a la capacidad antioxidante total.
Otros fitoquímicos en las frutas de baya comunes
Lignanos
Los lignanos encontrados en los alimentos de origen vegetal juegan un importante papel en la prevención de cánceres asociados a hormonas, osteoporosis y enfermedad coronaria, debido a sus propiedades fitoestrogénicas. Los lignanos son compuestos bifenólicos, varios de los cuales pueden ser convertidos por la microflora intestinal en los lignanos mamíferos enterolactona y enterodiol. Secoisolaricirresinol y matairresinol son los principales lignanos de plantas, y han sido caracterizados en muchos alimentos consumidos comúnmente.
Las frutas de baya comunes, especialmente la zarzamora, parecen ser una buena fuente de secoisolaricirresinol. Las zarzamoras, fresas, frambuesas rojas y moras azules contienen 3.72, 1.50, 0.14 y 0.84 mg/100 g DW de secoisolaricirresinol, respectivamente, mientras que matairresinol está solamente presente en zarzamora y fresa en muy bajas concentraciones (por debajo de 0.01 mg/100 g DW).
Esteroles
Los esteroles de plantas son efectivos en la disminución del colesterol sérico total y las lipoproteínas de baja densidad (LDL, por sus siglas en inglés) séricas totales, y pueden proporcionar protección contra varios tipos de cáncer. Los fitoesteroles son caracterizados por el número y localización de enlaces dobles y metilación en la posición C4 del sistema de anillo, así como la alquilación y dobles enlaces en la cadena lateral. Los fitoesteroles pueden aparecer en varias formas –esteroles libres, esterilos esterificados (ácidos grasos libres y ésteres fenólicos) y glicósidos de esterilo- que pueden ser esterificados en glicósidos de esterilo acilados. Los esteroles más comunes encontrados en las frutas son el 4-desmetilesterol-sitosterol, camperesterol, estigmasterol y los avenasteroles.
Se han medido los fitoesteroles en la mora azul (Vaccinium myrtillus), la frambuesa roja y la fresa, encontrando que el sitosterol es el esterol predominante en el fruto, con las moras azules, frambuesas rojas y fresas conteniendo 22.2, 23.3 y 7.3 mg/100 g FW, respectivamente. Los estanoles estuvieron presentes en bajas concentraciones, con mora azul y frambuesa roja conteniendo 1.7 y 0.2 mg/100 g FW, respectivamente, mientras que los compuestos no fueron detectados en fresa. El contenido total de fitoesteroles en moras azules, frambuesas rojas y fresas fue 26.4, 27.4 y 10.0 mg/100 g FW, respectivamente.
Estilbenos
Los estilbenos son una clase de polifenólicos que se encuentran comúnmente en uvas, vino y cacahuate. El resveratrol, el estilbeno más abundante encontrado en uvas y vino, ha recibido mucha atención debido a sus potenciales propiedades cardioprotectoras y quimiopreventivas. Los niveles de estilbeno en diferentes especies del género Vaccinium se han reportado. Resveratrol fue el principal estilbeno en las bayas, con una concentración de 0.7 a 588.4 mg/100 g DW, distinguiéndose las bayas de Canadá, con concentraciones mucho mayores que sus contrapartes cultivadas en Estados Unidos. Pteroestilbeno y piceatanol no fueron detectados en muchos de los Vaccinium spp, pero las moras ‘Rabbiteye’ contenían 9.9 a 52.0 mg/100 g DW de pteroestilbeno y las moras ‘Highbush’ contenían 18.6 a 42.4 mg/100 g DW de piceatanol.
Las frutas de baya comunes son una rica fuente de fenólicos antioxidantes, con otras propiedades promotoras de la salud. Los principales fenólicos en las bayas han sido identificados y cuantificados en los últimos 15 años gracias a los avances en HPLC y HPLC-MS. Las frambuesas negras son excepcionalmente ricas en derivados de cianidina y contienen altos niveles de elagitaninos, los cuales son los principales fenólicos encontrados en las frambuesas amarillas y rojas, mientras que las fresas contienen altos niveles de antocianinas (predominantemente derivados de pelargonidina), elagitaninos y procianidinas. Las antocianinas, específicamente los derivados de cianidina, son los principales fenólicos encontrados en las zarzamoras. Las moras azules son ricas en antocianinas (predominantemente glicósidos de delfinidina y malvidina) y procianidinas, y son únicas debido a que contienen niveles abundantes de ácido clorogénico.
Aunque se ha hecho un gran progreso en la caracterización de los fenólicos de las bayas, se requiere más trabajo para identificar y cuantificar los elagitaninos de la zarzamora y la frambuesa negra, así como para identificar las formas nativas éster y glicósido de los ácidos fenólicos. Sería prudente medir los compuestos en su estado natural glicosídico, dado que el tamaño, solubilidad, grado y posición de la glicosilación, así como la conjugación con otros compuestos, puede impactar su biodisponibilidad, absorción y metabolismo en humanos. Existe también una necesidad real de estándares analíticos grado HPLC de los elagitaninos y derivados fenólicos, preparados y disponibles para propósitos de identificación y cuantificación.
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