Estudio poblacional en vid (Alicante Bouschet cv. X Itumfifteen cv.): caracterización en campo, calidad fisicoquímica y compuestos bioactivos
- Autores: Pablo Crespo Ródenas
- Directores de la Tesis: Manuel Tornel Martínez (dir. tes.), Francisco Artés Hernández (codir. tes.), Lorena Martínez Zamora (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Cartagena ( España ) en 2024
- Idioma: español
- Número de páginas: 123
- Títulos paralelos:
- Population study in grapevines (Alicante Bouschet Cv. X Itumfifteen cv.): field characterization, physicochemical quality and bioactive compounds
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Encarnación Gómez Plaza (presid.), Pedro Javier Zapata Coll (secret.), Rocío Gil Muñoz (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario por la Universidad Politécnica de Cartagena
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Repositorio Digital de la UPCT
- Resumen
- español
Resumen de la tesis:
En los últimos 20 años, la superficie cultivada de uva de mesa a nivel mundial ha experimentado un aumento significativo. En la actualidad se produce en el mundo prácticamente la misma cantidad de uva de mesa que de uva para vinificación, algo insólito históricamente. La Región de Murcia es un referente nacional tanto en el cultivo de uva para vinificación como en el de uva de mesa, siendo el primer productor y principal exportador nacional de uva de mesa. Cuenta con programas de obtención de nuevas variedades de uva de mesa que se cultivan tanto en la Región como en el resto del mundo. El crecimiento en el consumo de uva de mesa en España, Europa y en el mundo se debe fundamentalmente a ser un fruto atractivo, con muy buen sabor, fácil de consumir, la no presencia de semillas, piel fina y textura crujiente. Además, a la uva se le asocia un importante valor nutricional, fundamentalmente debido a la cantidad de compuestos bioactivos. Los compuestos nutricionales y fitoquímicos, diferenciados entre sí, pero actuando de forma conjunta, reportan propiedades beneficiosas para el ser humano y se presentan como fundamentales para un estilo de vida saludable.
Los compuestos bioactivos, de diversas estructuras químicas, son metabolitos secundarios de las plantas que desempeñan un papel importante en el crecimiento y la reproducción de las mismas, son esenciales para la supervivencia y defensa de la planta, que además la protegen de oxidaciones y radiaciones ultravioleta. Los principales compuestos bioactivos de interés en la uva de mesa son los compuestos fenólicos. Se clasifican en dos grandes grupos según su estructura química: flavonoides (flavonoles, antocianinas y flavan-3-oles) y no-flavonoides (ácidos fenólicos, estilbenos). Estos compuestos fitoquímicos se encuentran principalmente en la piel de las bayas y en las semillas, mientras que solo se observa una pequeña cantidad en su pulpa. Sin embargo, las uvas tintoreras, con pulpa coloreada o tinta, tienen elevados niveles de polifenoles no solo en su piel y semillas, sino también en su pulpa, resultando de gran interés nutracéutico para el desarrollo de nuevas variedades, especialmente de uva de mesa, puesto que no existe hasta la fecha ninguna variedad comercial con pulpa tintorera, apirena y textura crujiente.
El objetivo principal de la Tesis Doctoral es el estudio del comportamiento poblacional en vid (Vitis vinífera L.) de 131 híbridos y de sus parentales "Alicante Bouschet cv.", parental con pulpa coloreada e "Itumfifteen cv.", parental de uva de mesa con excelentes características organolépticas. Los objetivos específicos engloban estudios de caracteres de la población, su evaluación de la calidad fisicoquímica y de los principales compuestos bioactivos de los mejores individuos de la población.
Los parámetros de interés que se estudiaron para la caracterización de la calidad en campo fueron la presencia de semillas, el color de la piel y de la pulpa, el sabor, la textura y la aceptabilidad, propios de los que se establecen en la selección de material vegetal en mejora genética de uva de mesa.
Tras este estudio, se identificaron los mejores híbridos con los que se procedió a un estudio exhaustivo de su calidad fisicoquímica y de sus principales compuestos bioactivos.
Se obtuvieron resultados de heredabilidad destacados en la población de estudio del 67% de los híbridos con esbozos seminales (sin semillas lignificadas), un 98% de híbridos con textura blanda, el 54% de híbridos con sabor ácido, el 65% de híbridos con color negro de la piel y un 51% de híbridos con coloración parcial o total de la pulpa.
Tras la caracterización en campo, se seleccionaron 19 híbridos que se clasificaron en 3 grupos: híbridos con pulpa sin coloración y color de piel rosa-violeta (PSC); híbridos con pulpa coloreada parcialmente y color de piel negro (PCP); e híbridos con pulpa coloreada totalmente y color de piel negro (PCT). Entre estos híbridos, se identificó AB×IT_17 (dentro de PCT) que destacó con una mayor capacidad antioxidante total (CAT), reportando 34,6 ± 5,7 g TE kg-1 ps, 19,4 ± 3,0 g TE kg-1 ps y 32,2 ± 6,9 g TE kg-1 ps respectivamente para los ensayos FRAP, DPPH y ABTS. Igualmente destacó por su mayor cantidad en compuesto fenólicos totales (CFT) con 17,0 ± 5,1 g GAE kg-1 ps.
Los híbridos de PCP y PCT han reportado mayor CAT, incrementándose de 0,9 a 2,3 veces en comparación con el parental AB, y de 2,3 a 7,2 veces en comparación con el parental IT-15. De igual forma, los híbridos de PCP y PCT han mostrado mayor cantidad de CFT, variando de 1,0 a 2,1 veces más en comparación con el parental AB, y de 3,0 a 6,2 veces en comparación con el parental IT-15. Los compuestos fenólicos se determinaron por U_HPLC y su total se calculó como la suma de ácidos fenólicos, estilbenos, flavonoles y antocianinas, en concordancia con los obtenidos previamente por espectrofotometría. Los CFT de las bayas con PSC correspondieron con el 74% de ácidos fenólicos, 2% de estilbenos, 17% de flavonoles y 6% de antocianinas, donde la pulpa representó el 53% del total. Por su parte, los CFT de las bayas con PCP y PCT correspondieron con el 52% de ácidos fenólicos, 1% estilbenos, 16% flavonoles y 31% antocianinas, encontrándose en la pulpa el 55% de estos compuestos. Particularmente destaca que las antocianinas fueron 9,5 veces mayores en los híbridos con PCP y PCT que en los híbridos con PSC.
Tras la caracterización en campo, se seleccionaron 19 híbridos que se clasificaron en 3 grupos: híbridos con pulpa sin coloración y color de piel rosa-violeta (PSC); híbridos con pulpa coloreada parcialmente y color de piel negro (PCP); e híbridos con pulpa coloreada totalmente y color de piel negro (PCT). Entre estos híbridos, se identificó AB×IT_17 (dentro de PCT) que destacó con una mayor capacidad antioxidante total (CAT), reportando 34,6 ± 5,7 g TE kg-1 ps, 19,4 ± 3,0 g TE kg-1 ps y 32,2 ± 6,9 g TE kg-1 ps respectivamente para los ensayos FRAP, DPPH y ABTS. Igualmente destacó por su mayor cantidad en compuesto fenólicos totales (CFT) con 17,0 ± 5,1 g GAE kg-1 ps.
Los híbridos de PCP y PCT han reportado mayor CAT, incrementándose de 0,9 a 2,3 veces en comparación con el parental AB, y de 2,3 a 7,2 veces en comparación con el parental IT-15. De igual forma, los híbridos de PCP y PCT han mostrado mayor cantidad de CFT, variando de 1,0 a 2,1 veces más en comparación con el parental AB, y de 3,0 a 6,2 veces en comparación con el parental IT-15.
Los compuestos fenólicos se determinaron por U_HPLC y su total se calculó como la suma de ácidos fenólicos, estilbenos, flavonoles y antocianinas, en concordancia con los obtenidos previamente por espectrofotometría. Los CFT de las bayas con PSC correspondieron con el 74% de ácidos fenólicos, 2% de estilbenos, 17% de flavonoles y 6% de antocianinas, donde la pulpa representó el 53% del total. Por su parte, los CFT de las bayas con PCP y PCT correspondieron con el 52% de ácidos fenólicos, 1% estilbenos, 16% flavonoles y 31% antocianinas, encontrándose en la pulpa el 55% de estos compuestos. Particularmente destaca que las antocianinas fueron 9,5 veces mayores en los híbridos con PCP y PCT que en los híbridos con PSC. De esta manera, la obtención de nuevos híbridos con una calidad nutricional enriquecida para satisfacer las demandas de los consumidores es posible mediante el cruce de Vitis vinifera AB e IT-15, los cuales se adaptan a las condiciones de cultivo estudiadas en la Región de Murcia. En particular, las uvas con PCP y PCT presentaron de 0,8 a 2,3 veces más cantidad de ácidos fenólicos, de 0,4 a 2,2 veces más cantidad de estilbenos, de 0,5 a 1,5 veces más cantidad de flavonoles y de 3,3 a 29,2 veces más cantidad de antocianinas en comparación con las uvas con PSC. Nuestros resultados contribuyen a verificar la riqueza en CFT y CAT en programas de mejora de uva de mesa, así como a nivel específico la riqueza en sus principales compuestos fitoquímicos, de acuerdo con las características particulares de piel y pulpa de las variedades que cultiven.
De cara a las futuras perspectivas de investigación, desarrollo y comercialización de algunos de los híbridos estudiados, se debe avanzar en el estudio sobre resistencia a enfermedades, producción sostenible de cultivos, análisis genético, adaptación a nuevos tipos de suelos y climas, así como su potencial periodo de vida útil bajo las distintas condiciones ambientales de comercialización y transporte.
http://repositorio.bib.upct.es/dspace/
- English
In the last 20 years, the cultivated area of table grapes worldwide has experienced a significant increase. Currently, nearly the same number of grapes are produced globally for table grape consumption as for winemaking, which is historically unprecedented. The Region of Murcia is a national benchmark in both wine grape cultivation and table grape cultivation, being the leading producer and main national exporter of table grapes. It has breeding programs for obtaining new seedless varieties of table grapes that are cultivated both in the Region and around the world. The growth in the consumption of table grapes in Spain, Europe, and worldwide is primarily due to it being an attractive fruit, with excellent flavour, easy to consume, absence of seeds, thin skin, and crunchy texture. Grapes are associated with significant nutritional value, primarily due to the presence of bioactive compounds. These nutritional and phytochemical compounds, distinct but acting together, contribute beneficial properties for humans and are presented as essential for a healthy lifestyle. Bioactive compounds, with diverse chemical structures, are secondary metabolites of plants that play a crucial role in their growth and reproduction. They are essential for the plant's survival and defence, protecting it from oxidation and ultraviolet radiation. The main bioactive compounds of interest in table grapes are phenolic compounds, which are classified into two major groups based on their chemical structure: flavonoids (flavonols, anthocyanins, and flavan-3-ols) and non-flavonoids (phenolic acids, stilbenes). These phytochemical compounds are primarily found in the skin and seeds of the berries, with only a small amount present in the flesh. However, teinturier grapes, with coloured or flesh, exhibit elevated levels of phenols not only in their skin and seeds but also in their flesh, making them of great nutraceutical interest for the development of new varieties. The main objective of the thesis is the study of the population behaviour in grapevines (Vitis vinifera L.) of 131 hybrids and their parentals ‘Alicante Bouschet cv.’, a parent with coloured flesh, and ‘Itumfifteen cv.’, a parent of table grape with excellent organoleptic characteristics. The specific objectives encompass studies of population traits, the evaluation of physicochemical quality, and the main bioactive compounds of the best individuals in the population. Parameters of interest studied for field quality characterization included seed presence, skin and flesh colour, taste, texture, and acceptability, all of which are relevant to the selection of plant material in table grape genetic improvement. Following this initial study, the best hybrids were identified, leading to a comprehensive examination of physicochemical quality and the determination of bioactive compounds. Outstanding heritability results were obtained in the study population, with 67% of hybrids showing seed traces (without lignified seeds), 98% of hybrids exhibiting a soft texture, 54% of hybrids having an acidic taste, 65% of hybrids displaying black skin colour, and 51% of hybrids showing partial or total flesh coloration. After field characterization, 19 hybrids were selected and classified into 3 groups: hybrids with non-coloured flesh and pink-violet skin colour (PSC), hybrids with partially coloured flesh and black skin colour (PCP), and hybrids with total coloured flesh and black skin colour (PCT). Among these hybrids, AB×IT_17 (within PCT) stood out with a higher total antioxidant capacity (TAC), reporting 34.6 ± 5.7 g TE kg-1 dw, 19.4 ± 3.0 g TE kg-1 dw, and 32.2 ± 6.9 g TE kg-1 dw for FRAP, DPPH, and ABTS assays, respectively. It also stood out for its higher total phenolic content (TPC) with 17.0 ± 5.1 g GAE kg-1 dw. PCP and PCT hybrids exhibited higher TAC, increasing from 0.9 to 2.3- fold compared to the AB parent and from 2.3 to 7.2-fold compared to the IT-15 parent. Similarly, PCP and PCT hybrids showed a higher TPC, ranging from 1.0 to 2.1-fold more than the AB parent and from 3.0 to 6.2-fold more than the IT-15 parent. Phenolic compounds were determined by U-HPLC, and their total was calculated as the sum of phenolic acids, stilbenes, flavonols, and anthocyanins, consistent with previous spectrophotometric results. For PSC hybrids, TPC corresponded to 74% phenolic acids, 2% stilbenes, 17% flavonols, and 6% anthocyanins, with the flesh representing 53% of the total. For their part, the TPC in PCP and PCT hybrids corresponded to 52% phenolic acids, 1% stilbenes, 16% flavonols, and 31% anthocyanins, with the flesh representing 55% of these compounds. It is particularly noteworthy that, in PCP and PCT hybrids the anthocyanins were 9.5 times higher than in PSC hybrids. Thus, the generation of new hybrids with enhanced nutritional quality to meet consumer demands is achievable through the crossbreeding of Vitis vinifera AB and IT-15, which adapt well to the studied growing conditions in the Region of Murcia. Particularly, PCP and PCT grapes exhibited 0.8 to 2.3-fold higher in phenolic acids, 0.4 to 2.2-fold higher in stilbenes, 0.5 to 1.5-fold higher in flavonols, and 3.3 to 29.2-fold higher in anthocyanins compared to PSC grapes. Our results contribute to verifying the richness in CFT and CAT in table grape breeding programs, as well as at a specific level, the richness in their main phytochemical compounds, according to the particular characteristics of skin and pulp of the cultivated varieties. In view of the future prospects for research, development, and commercialization of some of the hybrids studied, further investigation should focus on disease resistance, sustainable crop production, genetic analysis, adaptation to new soil and climate types, as well as their potential shelf life under different environmental conditions for marketing and transportation.
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