Caracterización de los Compuestos Responsables del Aroma de

Caracterización de los Compuestos Responsables del Aroma de Garambullo
(Myrtillocactus geometrizans)
M.A. VÁZQUEZ-CRUZ1, S.N. Jiménez-García1, R. Miranda-Lopez1,
y S.H. Guzmán-Maldonado2.
(1) Departmento de Ingeniería Bioquímica, Instituto Tecnológico of Celaya, Av. Tecnológico
esq. Av. García Cubas s/n, Celaya, Guanajuato, 38000, México,
(2)
Unidad
de
Biotecnología.
Campo
Experimental
Bajío.,
Instituto
Nacional
de
Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), México Km. 6 Carretera CelayaSan Miguel Allende. Celaya, Guanajuato. 38000, México.
Resumen (200 palabras)
Desde hace tiempo los frutales menores (berries) han sido estudiados desde diferentes
puntos de vista. Recientemente han llamado la atención de los investigadores por sus
propiedades funcionales y otros atributos. De sus atributos sensoriales, el aroma es
considerado el más importante.
En México existen cactáceas endémicas particularmente adaptadas a las condiciones
climáticas de algunas regiones, un ejemplo es la cactácea localmente denominada
“garambullo” (Myrtillocactus sp). Esta planta produce frutos de tamaño y forma similares a
pequeñas bayas. Existen otros estudios relacionados con el garambullo, pero no se encontró
literatura relacionada con su perfil aromático.
El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la maduración sobre el perfil aromático del
garambullo empleando el método OSME (GC-O/MS). El garambullo fue cosechado en el
estado de Guanajuato, México en su estado óptimo de maduración. Los compuestos
aromáticos fueron extraídos con metanol. El extracto fue concentrado en un rotavapor hasta
un volumen final de 5 mL, y almacenado a -10 °C. La caracterización biológica se llevó a
cabo utilizando un GC equipado con un olfatómetro, las muestras fueron analizadas por
cuatro jueces entrenados, por cuadriplicado. La caracterización química se realizó mediante
un GC acoplado a un MSD.
Abstract (200 palabras)
Berries have been studied from different points of view because of their functional properties
and other attributes. Among their sensory attributes, flavor is considered the most important.
In México there are some endemic plants particularly well-adapted to climatic conditions of
some regions, one example is the cactaceae called “garambullo” (Myrtillocactus sp). It
produces fruits of similar size, shape and color to small berries. There are a few studies about
garambullo, most of them related to pigment characterization, there was not found literature
related to characterization of its aroma profile.
The aim of this work is to evaluate the effect of maturity stages on the aroma profile of
garambullo using the OSME method (GC-O/MS). Garambullo was harvested in Guanajuato,
Mexico and was collected riped. Aroma compounds were extracted with methanol. The
extract was concentrated in a rotary evaporator to a final volume of 5 mL, and stored at a
temperature of -10 °C. Biological characterization was performed using a GC (6890N Agilent)
equipped with a sniffing port, samples were analyzed by four trained judges. Chemical
characterization was achieved by a GC (6850 Agilent) equipped with an MSD (5973N
Agilent).
Introducción (1 cuartilla)
El garambullo (Myrtillocactus geometrizans) es una cactácea endémica de México (Arias et
al., 1997), crece de manera silvestre en zonas consideradas no aptas para la agricultura
como las zonas áridas de Chihuahua, Guanajuato, Hidalgo, San Luis Potosí, Michoacán y
Querétaro (Céspedes et al., 2005). Existen varias especies pertenecientes al género
Myrtillocactus, siendo la mejor adaptada y distribuida el M. geometrizans (Djerassi et al.,
1957; Briton y Rose, 1920), su fruto es una baya esférica de color morado que se desarrolla
a lo largo del cladodio durante los meses de Mayo a Septiembre, en algunas comunidades
se le consume preferentemente en fresco o bien procesado como mermelada, paleta de
hielo o pasa (Pérez-González, 1999).
El garambullo pertenece a la familia de los frutales menores o “berries”. En este grupo están
la fresa, frambuesa, zarzamora, arándano, uva, entre otros, los cuales han sido ampliamente
caracterizados. En estos frutos se han identificado compuestos pertenecientes a terpenos,
esteres, alcoholes, compuestos fenólicos, antocianinas, flavonoides, carotenoides, ácidos
orgánicos, aldehídos y azúcares, cuyo balance determina la calidad del fruto. En general
predominan los quimiotipos de alcoholes, terpenos y furanonas como los mayoritarios en las
“berries”.
Para la extracción de los compuestos volátiles existen varias técnicas, siendo las más
comunes la extracción sólido-líquido (ESL) y la micro-extracción en fase sólida (SPME). En
cuanto a la caracterización del perfil aromático de un producto están estandarizadas tres
técnicas olfatométricas (GC-O) CHARM, AEDA y OSME, siendo esta última la más aceptada
por presentar una relación más consistente entre la intensidad del aroma y la concentración
del compuesto que lo produce. La caracterización del perfil aromático y químico del
garambullo no ha sido reportada anteriormente, por lo que se emplearán las metodologías de
extracción y cuantificación antes mencionadas durante el desarrollo de este trabajo.
Materiales y Métodos
Material vegetal. El garambullo (Myrtillocactus geometrizans) fue recolectado en el estado
de Guanajuato en su punto óptimo de madurez fisiológica y se almacenó durante 7 días a
5C.
Análisis de espacio de cabeza y microextracción en fase sólida (HS-SPME). La técnica
de SPME se llevó a cabo utilizando dos fibras: polidimetilsiloxano (PDMS, 100 μm) y
polidimetilsiloxano-divinilbenceno (PDMS-DVB, 65 μm) todas de Supelco (Bellefonte, PA).
Para el muestreo del espacio de cabeza se colocó 20 g de garambullo con 50 mL de agua
destilada en una licuadora para homogenizar, del cual se tomó una alícuota de 5 mL y se
depositó en un vial de 20 mL sellado herméticamente con una septa (PTFE/silicón) cubierta
con una tapa de aluminio. El vial se equilibró en una estufa Shellab (Sheldon Manufacturing,
Cornelius, OR) a 30C por 30 min y bajo agitación constante (150 rpm). La fibra se expuso al
espacio de cabeza del vial con el extracto de garambullo durante 30 min a 30C. Después se
removió la fibra del vial y se desorbió dentro del inyector del cromatógrafo de gases.
Extracción con solventes. La extracción sólido-líquido se realizó pesando 20 g de
garambullo y se homogenizó en 40 mL de metanol (Fermont, Monterrey, N.L.),
posteriormente se agitó a velocidad constante durante 2 h a 30C. El residuo sólido se eliminó
del extracto mediante filtración. El extracto se concentró en un rotavapor a 50C hasta un
volumen de 5 mL. El concentrado se almacenó en viales color ámbar a -10C hasta su
posterior análisis.
Cromatografía de gases. La solución concentrada de garambullo se analizó en un
cromatógrafo de gases (6890N Agilent Technologies, Wilmington, DE) equipado con un
detector de ionización de flama (FID) y una columna HP-INNOWAX de 30 m de longitud,
0.25 mm i.d. y 0.25 μm de grosor de película (J&W Scientific, Folsom, CA). El gas acarreador
fue helio (grado HPLC, PRAXAIR, S.A.de C.V.), a un flujo volumétrico de 1 mL/min. La
temperatura del detector se fijó a 250C, y la temperatura del horno se programó de 50C (por
1 min) hasta 200C (sosteniendo por 5 min) a una velocidad de 4C/min, un segundo
incremento hasta 220C (sosteniendo por 5 min) a una velocidad de 3C/min.
Cromatografía de gases-espectrometría de masas. El equipo empleado fue un
cromatógrafo de gases (6850) acoplado a un detector selectivo de masas (5973N) (Agilent
Technologies, Wilmington, DE). El voltaje de ionización fue de 70 eV, el intervalo de escaneo
de masas fue de 50-550 m/z. Los compuestos volátiles se separaron utilizando una columna
capilar HP-INNOWAX (30 m de longitud, 0.25 mm i.d. y 0.25 μm de grosor de película). La
temperatura se programó de 50C (1 min) hasta 200C (5 min) a una velocidad de 4C/min,
posteriormente se llevó a 220C (3 min) a 3C/min. Se utilizó helio (grado HPLC, PRAXAIR
S.A. de C.V.) como gas acarreador a un flujo volumétrico de 1mL/min. La temperatura del
inyector fue de 250C y del detector 280C.
Los compuestos fueron identificados por comparación de sus índices Kovats (KI) relativos a
n-alcanos C8-C18 (Chem Service, Chester, PA) obtenidos bajo las mismas condiciones que
los cromatogramas de las muestras y por comparación con los espectros de masas de la
biblioteca NIST02. Se asumió identificación positiva mediante el análisis y comparación entre
espectros con una probabilidad arriba del 80%.
Análisis por olfatometría. La caracterización biológica se llevó a cabo de acuerdo con lo
establecido por el método OSME (Miranda-López, 1990; Miranda-López et al, 1992)
mediante un panel de 4 jueces, estudiantes del Instituto Tecnológico de Celaya, fueron
entrenados en dos etapas: en la primera se calibraron con una escala de intensidades de 115 (donde 1=apenas detectable y 15=intensidad extrema) de soluciones de productos
comerciales. En la segunda etapa se calibraron con soluciones de estándares (terpineol,
nerol, linalol, geraniol, furfural, terpineno, limoneno, vainillina, 3-metil-1-butanol, feniletilalcohol, feniletil-acetato y 2-metil-1-propanol) preparadas disolviendo 0.1 g del estándar en
11 mL de agua destilada. Además en ambas etapas los panelistas fueron capaces de llegar
a un consenso de descriptores del aroma. Los extractos se evaluaron mediante un
olfatómetro acoplado a la salida de la columna del GC. Cada muestra se evaluó cuatro veces
por panelista para generar un osmegrama individual con los compuestos detectados en al
menos dos repeticiones por muestra. Después se elaboró un osmegrama consenso con los
compuestos identificados por al menos 2 de los 4 panelistas en cada muestra.
Resultados y Discusión
En la tabla 1 se muestra el osmegrama consenso del garambullo en estado óptimo de
maduración y los compuestos responsables de producir las distintas notas aromáticas.
Fueron 6 los compuestos de mayor impacto odorífico presentando notas caramelizadas,
fenólicas, frutales y picantes con intensidades ligeras y moderadas. La nota a vainilla fue la
más representativa ya que se presentó en dos ocasiones durante los análisis. Este perfil
aromático puede deberse al metabolismo de los azúcares del garambullo que al ser
degradados producen notas caramelizadas y frutales. Los compuestos identificados fueron 3
aldehídos, 2 alcoholes y 1 cetona. Los furanos fueron los compuestos más abundantes en
esta muestra y han sido identificados en otros frutos como fresa, zarzamora y uva, se
producen principalmente como derivados del metabolismo de las pentosas vía enzima
lipoxigenasa (LOX), se sabe que esta enzima incrementa su actividad con la maduración o
cuando se presenta daño mecánico o biológico en los frutos.
Tabla 1. Osmegrama consenso del garambullo en estado óptimo de maduración
Osmegrama Consenso TR Intensidad Descriptor Compuesto tentativo No. de pico
0.65‐1.07 4 Maple/Caramelo 1 Furfural 3.79‐5.37 3 Fenólico/Vainilla 13.55‐14.85 4 Tostado/Café 5‐metil‐2‐furancarboxaldehído 2 15.22‐15.82 4 Picante/Vinagre 2‐furanmetanol
3 22.39‐23.80 3 Especias 2‐ciclohexen‐1‐ol
4 26.01‐27.03 4 Frutal 2,5dimetil‐4‐hidroxi‐3(2H)‐furanona 5 32.27‐33.84 4 Frutal/Vainilla 5‐acetoximetil‐2‐furaldehído
6 TR= tiempo de retención
Intensidad= 1(apenas detectable), 3 (ligero), 5 (ligero-moderado),
7 (moderado) y 15 (extremo)
Desviación estándar (0-0.95)
Mediante GC-MS se lograron identificar un total de 22 compuestos en garambullo en su
punto óptimo de madurez fisiológica, siendo 6 cetonas, 5 aldehídos, 4 ácidos, 3 alcoholes y 1
éster. Sin embargo, no todos estos compuestos presentaron alta actividad aromática pues
mediante GC-O solo se identificaron 6 compuestos como los más representativos del aroma
del garambullo (Fig. 1).
Fig. 1 Cromatograma del garambullo en su punto óptimo de madurez fisiológica, los números
indican los compuestos con mayor actividad aromática.
Los resultados de este trabajo proporcionan información importante sobre la biosíntesis de
los distintos compuestos aromáticos en garambullo y además permitirán establecer aquellos
que sean indicadores de la calidad del fruto a través de sus distintas etapas de maduración.
Bibliografía
Arias, S., Gamma, S., y Guzmán, L. (1997) “Flora del valle de Tehuacán-Cuicatlán”,
Fascículo 14. Cactaceae A.L. Juss, Instituto de Biología.
Céspedes, C.L., Salazar, J.R., Martínez, M. y Aranda, E. (2005) “Insect growth regulatory
effects of some extracts and sterols from Myrtillocactus geometrizans (Cactaceae) against
Spodoptera frugiperda and Tenebrio molitor”, Phytochem., 66, pp. 2481-2493
Britton, N. L., and Rose, J. L. (1920) “Myrtillocactus eichlamii sp., The Cactaceae”, 2:180181.
Djerassi, C., Burstein, S., Estrada, H., Lemmin, A., Lipmann, A.E., Manjarrez, A., Monsimer,
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Pérez-González, S. (1992) “Myrtillocactus geometrizans: A potential fruit crop for the semiarid
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Miranda-López, R., Libbey, L.M., Watson, B.T. y McDaniel, M.R. (1992), Journal of Food
Science, 57(4), 985