XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

Efecto del cultivo ecológico sobre el contenido en compuestos bioactivos del pimiento 1

1

1

2

1*

Lerma MªDolores , Ribes-Moya Ana Mª , Fita Ana , Raigón MªDolores , Rodríguez-Burruezo Adrián 1 2 Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV) y Departamento de Química. Universitat Politècnica de València. Camino de vera s/n, 46022 Valencia. Teléfono: 96 3879383; Fax: 963879422 * Contacto. E-mail: [email protected]

RESUMEN Pimientos y chiles se utilizan en múltiples aplicaciones culinarias, existiendo una plétora de variedades locales adaptadas a cada uso y condiciones agroclimáticas. En este sentido, España es un importante centro de diversidad de este cultivo, donde se pueden encontrar innumerables ecotipos. Estos materiales proceden de un largo proceso de selección y adaptación para condiciones muy distintas de la agricultura intensiva, más cercanas a la producción de bajos insumos y ecológica. Así, estas variedades suponen un germoplasma de élite en programas de fitomejoramiento para agricultura ecológica. Aquí se presentan los resultados de un ensayo comparativo entre sistemas de producción ecológica y convencional de una colección de ecotipos de pimiento y chile españoles y del resto del mundo para su contenido en compuestos bioactivos: fenoles totales (FT) en fruto inmaduro y maduro y carotenoides totales (CT) en fruto maduro. En ambos estados de madurez se encontró una amplia variación para FT y CT. Respecto al sistema productivo, el cultivo ecológico favoreció claramente, en promedio y mayoría de variedades, los niveles FT en fruto inmaduro y, especialmente, en fruto maduro. En contraste, para CT encontramos una interacción genotipo×ambiente muy significativa, implicando: i) ausencia de diferencias significativas entre los promedios del cultivo convencional y el cultivo ecológico y ii) diferencias significativas en variedades individuales (i.e. para unas variedades el cultivo ecológico es más favorable y para otras el convencional). Estos resultados indican un efecto muy favorable para FT gracias al cultivo ecológico, mientras que en CT es necesario explotar la interacción G×E para seleccionar los mejores ecotipos para cultivo ecológico. Palabras

clave:

ecotipos

pimiento,

polifenoles,

carotenoides,

agricultura

ecológica,

fitomejoramiento

1

XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

INTRODUCCIÓN El pimiento (Capsicum annuum) es una de las hortalizas más empleadas y versátiles del Mundo. Sus frutos se utilizan frescos, procesados o deshidratados en innumerables aplicaciones culinarias: desde pimento fresco en ensaladas o como acompañante de platos hasta en forma de polvo deshidratado como en pimentón en diversas salsas, sopas o embutidos, pasando por formas procesadas que incluyen el asado, encurtido, o ahumado (DeWitt y Bosland 2009). Esta diversidad de usos también se corresponde con una extraordinaria diversidad varietal, la cual es resultado de un proceso de siglos en el que, a partir de materiales procedentes del centro de origen mexicano, los agricultores de todo el mundo han cultivado, adaptado y seleccionado nuevas estirpes de pimiento para una plétora de condiciones agroclimáticas y usos (Nuez et al. 2003). Esta adaptación ha dado lugar a lo que hoy día conocemos como variedades locales o tradicionales. En este sentido, España, como puerta de entrada de productos americanos desde el siglo XV se ha convertido en uno de los centros de diversidad más importantes para este cultivo. De hecho, España es el principal productor de pimientos y guindillas de la Europa y la diversidad de variedades tradicionales junto al arraigo etnológico y económico de este cultivo adquieren tal calibre que es la hortaliza con mayor número de denominaciones de origen (DOP e IGP) de nuestro país (MAGRAMA, 2014). Asimismo, el pimiento presenta niveles considerables de varios compuestos bioactivos como ácido ascórbico (vitamina C), compuestos fenólicos y carotenoides, siendo la hortaliza común con mayor poder antioxidante (Rodríguez-Burruezo y Nuez 2006). Por todo lo expuesto, esta hortaliza puede considerarse una opción de gran interés para la producción ecológica. Trabajar en la evaluación de variedades tradicionales, valorar su contenido en compuestos bioactivos y seleccionar aquellos cultivares con niveles más altos en condiciones de producción ecológica servirán para darle un valor añadido a ecotipos locales y,

2

XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

en consecuencia, a este sistema de producción sostenible, así como favorecer la conservación de semillas de variedades tradicionales al fomentar su cultivo. En esta contribución se presentan los resultados de un ensayo comparativo entre cultivo ecológico y cultivo convencional para el contenido en compuestos bioactivos en una colección diversa de ecotipos de pimiento.

MATERIAL Y MÉTODOS En el presente trabajo se evaluó una colección de variedades tradicionales/ecotipos de pimiento españoles (Bierzo, Bola, California, Guindilla, Mojo Palmero, Najerano, Piquillo y Valenciano) y de otras regiones del mundo (Ancho 101, Chimayo, Doux Long des Landes, Numex Conquistador), que representan una gran diversidad de orígenes geográficos y tipos varietales. Estos materiales se cultivaron bajo dos condiciones de cultivo: ecológico y convencional. Los ensayos se desarrollaron en el ciclo de primavera-verano de 2012 en condiciones de aire libre. El cultivo ecológico se desarrolló en una parcela del área protegida del Marxal dels Moros en el término de Sagunto (20 km al norte de Valencia). El control convencional se desarrolló en una parcela cercana con las mismas condiciones de tipo de suelo y agua de riego. Para cada combinación de variedad y sistema de cultivo se cultivaron 10 plantas, las cuales se distribuyeron en cinco bloques de dos plantas cada uno, distribuidos aleatoriamente. Cada bloque de plantas sirvió para preparar una muestra en estado inmaduro y otra en estado maduro. Así, cada muestra se preparó con los frutos de dos plantas distintas y se analizaron cinco muestras por combinación de variedad y sistema de cultivo (n=5) en cada estado de madurez. Se realizaron análisis de dos tipos de compuestos bioactivos por los que destaca el pimiento: i) compuestos fenólicos (en fruto inmaduro y fruto maduro) y ii) carotenoides (sólo en fruto maduro). Los fenoles totales (FT) se determinaron mediante el método colorimétrico de Folin-Ciocalteu (Singleton y Rossi, 1965) y se expresaron en mg equivalentes de ácido cafeico, mientras 3

XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

que el contenido en carotenoides totales (CT) se determinó mediante espectrofotometría, de acuerdo al método de Hornero-Méndez y MínguezMosquera (2001).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se halló una amplia diversidad varietal para FT en los frutos inmaduros de la colección estudiada. Así, los niveles de polifenoles estuvieron comprendidos entre 49 y 129 mg 100 g de Bierzo y Ancho 101 bajo cultivo ecológico y entre 87 y 210 de California y Ancho 101 en la prueba convencional (Tabla 1). Además, varias entradas mostraron niveles >100 mg 100 g, especialmente en cultivo convencional, en el que variedades como Ancho 101, Bola y Doux Long des Landes doblaron esos valores. Este hecho evidencia que los pimientos son una de las fuentes más ricas de compuestos fenólicos entre las hortalizas de uso común (Rodríguez-Burruezo et al. 2006). Al comparar los niveles de FT entre sistemas de cultivo, observamos que el cultivo ecológico favorece considerablemente la acumulación de estos compuestos en los frutos inmaduros de Capsicum. Así, el promedio en cultivo ecológico fue un 50% superior (142 vs. 97 mg 100 g), y la mayor parte de variedades también mostraron esta tendencia, destacando Bola y Doux Long des Landes con una diferencia entre sistemas de cultivo >100 mg 100 g (Tabla 1). Por lo que respecta a los frutos en estado maduro, se encontró un comportamiento para FT similar al observado en estado inmaduro, aunque con valores aún más altos en la mayoría de variedades (Tabla 1 y Tabla 2). Este hecho confirma lo comentado anteriormente sobre la riqueza de compuestos fenólicos en los frutos de C. annuum, con independencia del estado de madurez, pero también indica claramente, y sobre la base de una considerable diversidad varietal, que la maduración favorece la acumulación de estos antioxidantes, a diferencia de lo descrito por otros autores, los cuales se basaron en una diversidad mucho menor (Lee et al. 1995, Marín et al. 2004). De este modo, los valores de FT abarcaron rangos entre variedades comprendidos entre 129 y 367 mg 100 g de Valenciano y Najerano bajo cultivo 4

XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

ecológico y entre 104 y 220 mg 100 g de California y Ancho 101 bajo cultivo convencional, con numerosas variedades presentando niveles ≥200 mg 100 g, especialmente en cultivo ecológico (Tabla 2). Asimismo, el nivel promedio de FT correspondiente al cultivo ecológico fue de nuevo un 50% aproximadamente mayor que el observado en cultivo convencional en frutos maduros (229 vs 152 mg 100 g) y la mayor parte de entradas mostraron también un contenido en polifenoles considerablemente mayor, destacando Mojo Palmero y Najerano con incrementos >150 mg 100 g entre sistemas de cultivo (Tabla 2). Este hecho, podría deberse a que las condiciones de cultivo ecológico son más estresantes que el cultivo convencional y, como respuesta, la planta acumula una mayor cantidad de antioxidantes (Oliveira et al. 2013). Finalmente, el comportamiento observado para el contenido en carotenoides totales fue similar al descrito para compuestos fenólicos en términos de diversidad de valores entre materiales, pero difirió en cuanto al efecto del sistema de cultivo, evidenciando una marcada interacción variedad×sistema de cultivo. Por este motivo, unas entradas mostraron niveles más altos en cultivo ecológico que en convencional, mientras que en otras se observó el fenómeno contrario, dando lugar a su vez a que no existieran diferencias significativas en promedio entre ambos sistemas de cultivo (Tabla 2). Es decir, a diferencia de FT, no se puede afirmar de forma global que un sistema de cultivo sea más favorable que otro para la acumulación de carotenoides, si bien la interacción variedad×sistema de cultivo si permite al fitomejorador seleccionar aquellas entradas con mejor respuesta bajo condiciones de cultivo ecológico. En todo caso, se encontraron grandes diferencias varietales tanto en un sistema de cultivo como en otro. Así, los valores de CT estuvieron comprendidos entre 11 y 88 mg 100 g de Valenciano y Guindilla en cultivo ecológico y entre 8 y 55 mg 100 g de Najerano y Ancho 101 en convencional (Tabla 2). En conclusión, los resultados obtenidos en este trabajo sugieren que las condiciones de cultivo ecológico favorecen, en general, el contenido en antioxidantes como los polifenoles en los frutos de C. annuum tanto para fruto inmaduro como maduro. Este hecho, facilitará a los fitomejoradores la 5

XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

selección de materiales para cultivo ecológico y confiere un valor añadido a la producción ecológica de estos frutos. En el caso de carotenoides el efecto del sistema de cultivo no es tan marcado, aunque la interacción variedad×sistema de cultivo si permite seleccionar variedades con altos CT para producción ecológica.

AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado parcialmente con los proyectos INIA RTA2010-00038-C03-03 and RF2010-00025-00-00 (Fondos FEDER) y de la Generalitat Valenciana ACOMP/2012/176. Los autores quieren agradecer la cesión de los terrenos para la realización de los experimentos a la Unió de Llauradors i Ramaders, y el apoyo y conocimientos en el cultivo ecológico de Manuel Figueroa. Finalmente, los autores agradecen a P.W. Bosland y los Cons. Reg. Pimentón de Murcia, Pimiento Asado del Bierzo, y Pimiento del Piquillo de Lodosa, y por proporcionar semillas de tipo Chimayo, Bola, Bierzo y Piquillo, respectivamente.

6

XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DeWitt D, Bosland PW. 2009. The Complete Chile Pepper Book. Timber Press, Portland. Hornero-Méndez D, Mínguez-Mosquera I. 2001. Rapid spectrophotometric determination of red and yellow isocromic fractions in paprika and red pepper oleoresins. Journal of Agricultural and Food Chemistry 49, 3584-3588. Lee Y, Howard LR, Villalón B. 1995. Flavonoids and antioxidant activity of fresh pepper (Capsicum annuum) cultivars. Journal of Food Science 60, 473-476. MAGRAMA. 2014. Alimentos de calidad diferenciada. De lo nuestro lo http://www.magrama.gob.es/es/alimentacion/temas/calidad-agroalimentaria/calidaddiferenciada/ (visitada septiembre 2014).

mejor.

Marín A, Ferreres F, Tomás-Barberán FA, Gil MI. 2004. Characterization and quantitation of antioxidant constituents of sweet pepper (Capsicum annuum L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry 52, 3861-3869. Nuez F, Gil R, Costa J. 2003. El Cultivo de Pimientos, Chiles y Ajíes. Mundiprensa, Madrid. Oliveira AB, Moura CFH, Gomes-Filho E, Marco CA, Urban L, Miranda MRA. 2013. The impact of organic farming on quality of tomatoes is associated to increased oxidative stress during fruit development. PLoS ONE 8(2):e56354. doi:10.1371/journal.pone.0056354 Rodríguez-Burruezo A, Nuez F. 2006. Mejora de la calidad del pimiento. En: G Llácer, MJ Díez, JM Carrillo, ML Badenes (Eds) Mejora genética de la calidad en plantas. Universidad Politécnica de Valéncia, Valencia, 361-391. Singleton VL, Rossi JA. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture 16,144-158.

7

XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

ANEXO: TABLAS Sistema de cultivo Ecológico Convencional 1 210 ef 129 a 123 cd 49 a 205 ef 80 bc 87 a 68 ab 119 bcd 102 cde 254 g 108de 114 bc 120 de 133 cd 164 f 89 a 72 ab 114 bcd 86 bc 106 bc 87 bc 152 d 111 de 142 B 97 A

Variedades Ancho 101 Bierzo Bola California Chimayo type Doux Long des Landes Guindilla Mojo Palmero Najerano NuMex Conquistador Piquillo Valenciano Media sistema de cultivo 1

medias dentro de la misma columna con letras minúsculas diferentes son significativamente distintas para P