Calidad de frutos vainilla (<em>Vanilla planifolia</em> Jacks. ex Andrews) procedente de la Huasteca Potosina, México
Resumen
Introducción

La vainilla (Vanilla planifolia Jacks. ex Andrews), es una orquídea cuyo fruto beneficiado presenta características organolépticas sobresalientes, siendo la segunda especia más costosa después del azafrán y utilizada como saborizante y aromatizante. Debido a cambios en el patrón climático en la región productora del Totonacapan, en Veracruz, México, la productividad de la vainilla ha disminuido, pero en otras regiones como la Huasteca Potosina, la producción comercial representa una opción para los productores locales. Por lo anterior en este estudio se evaluó la calidad de la vainilla procedente de 14 sitios de once localidades, pertenecientes a ocho municipios de la Huasteca Potosina, San Luis Potosí, México.

Método

Se cosecharon frutos de vainilla de cada localidad, en madurez fisiológica de 32 semanas de edad (224 días después de polinización), y se sometieron a un mismo proceso de beneficio y posteriormente se evaluaron variables como dimensión, porcentaje de humedad, actividad de agua, contenido de azúcares solubles totales y compuestos del aroma en el fruto beneficiado.

Resultados

Se encontró que el azúcar predominante en frutos de vainilla beneficiado fue la glucosa, con 1.55-4.28 %. Los frutos provenientes del 60% de los lugares de colecta cumplieron con la norma de longitud mínima. El ácido vaníllico fue el componente del aroma con mayor variación. El contenido de vainillina de los frutos provenientes de todos los municipios tuvieron más de 1.2 %, y solo las muestras de fruto de dos sitios (Tixcuayuca3 y Tamala) cumplieron con el mínimo de 2.0 % que exige la NOM-182-SCFI-2011.

Discusión y conclusión

Existe una variación significativa en el contenido de compuestos aromáticos, con una baja relación entre los compuestos del aroma (p-hidroxibenzóico, ácido vaníllico y p-hidroxibenzaldehído) y vainillina de 6.97-11.87 de los frutos de vainilla beneficiadas procedentes de 14 sitios de la Huasteca Potosina, México. Estas diferencias se consideran el resultado de la interacción del medio con la especie, condiciones del cultivo, nutrición, entre otras. A pesar de esto se pueden encontrar frutos que sobresalen por su calidad organoléptica, principalmente por el contenido de vainillina, como los frutos procedentes de los municipios de Matlapa, Xilita y Tamazunchale.

Abstract
Introduction

Vanilla (Vanilla planifolia Jacks ex Andrews), is an orchid, whose fruit has outstanding organoleptic characteristics, being the second most expensive spice after saffron and used as flavoring. Due to changes in the climate pattern in the Totonacapan producing region, in Veracruz, Mexico, the productivity of vanilla has decreased, but in other regions such as the Huasteca Potosina, commercial production represents an option for local producers. Therefore, in this study the quality of the vanilla from 14 sites of eleven localities, belonging to eight municipalities of the Huasteca Potosina, San Luis Potosí, Mexico, was evaluated.

Method

Vanilla fruits were harvested from each locality, in physiological maturity at 32 weeks of age (224 days after pollination), and they were subjected to the same process of curing and variables such as size, humidity percentage water activity, total soluble sugars and aroma compounds in the cured fruit were evaluated.

Results

It was found that the predominant sugar in vanilla fruits was glucose, with 1.55-4.28%. The fruits from 60 % of the collect sites achieve the minimum standard length. Vanillic acid was the component of the aroma with the greatest variation. The vanillin content of the fruits from all the municipalities had more than 1.2 %, and only the fruit samples from two sites (Tixcuayuca3 and Tamala) achieve the minimum of 2.0 % required by NOM-182-SCFI-2011.

Discussion and conclusion

There is a significant variation in the content of aromatic compounds, with a low ratio between the aroma compounds (p-hydroxybenzoic, vanillic acid and p-hydroxybenzaldehyde) and vanillin from 6.97-11.87 of the vanilla cured fruits from 14 sites of the Huasteca Potosina, Mexico. These differences are considered the result of the interaction of the environment with the species, culture conditions, nutrition, among others. Despite this it was found several fruits which stand out for their organoleptic quality, mainly for the vanillin content, such the ones grown at the municipalities of Matlapa, Xilita and Tamazunchale.

Palabras clave:
    • compuestos aromáticos;
    • beneficio;
    • compuestos volátiles.
Keywords:
    • aromatic compounds;
    • curing;
    • volatile compounds.

Introducción

El género Vanilla pertenece a una de las familias de plantas más antiguas: la Orchidaceae con más de 800 géneros y más de 25,000 especies. Existen cerca de 107 especies de este género, distribuidas en todos los continentes excepto en Oceanía; gran parte (52 especies) se encuentra en América tropical. V. planifolia una de las especies de mayor importancia en el mundo debido a que su fruto beneficiado se utiliza como saborizante y aromatizante (Bory et al. 2008; Soto-Arenas y Dressler, 2010).

El beneficio de la vainilla puede tener una duración de cuatro a seis meses, durante el cual los frutos se someten a cuatro procesos: marchitamiento, sudado, secado y acondicionamiento, todos estos pasos se realizan con el fin de favorecer las reacciones bioquímicas y enzimáticas que generan la formación de aproximadamente 200 compuestos volátiles, que incluyen ácidos, éteres, alcoholes, ésteres y compuestos fenólicos. Sólo veinte de estos compuestos se producen en concentraciones superiores a 1 mg kg-1 (Pérez-Silva et al. 2006, Sharma et al. 2006, Frenkel et al. 2011). De forma comercial, se consideran cuatro compuestos importantes, debido a su concentración e influencia sobre el aroma, que son: p-h idroxibenzaldehído (4-hidroxibenzaldehído) (2000 mg kg-1), ácido vanillíco (ácido 4-hidroxi-3-metobenzóico) (2000 mg kg-1), ácido p-hidroxibenzóico (ácido 4-hidroxibenzóico (200 mg kg-1) y el compuesto mayoritario, la vainillina (4-hidroxi-3-metilprotocatéquico) en concentraciones de (10,000 - 20,000 mg kg-1) (Ranadive 1992, Sostaric et al. 2000, Betazzi et al. 2006).

La principal zona de producción de la vainilla en México es la región del Totonacapan, que abarca el norte del estado de Puebla y el centro norte de Veracruz, pero la productividad en esa zona se ha reducido considerablemente debido a cambios en el patrón climático, pues existen periodos de sequía más prolongados que provoca la caída de fruto (Villareal-Manzo y Herrera-Cabrera, 2018). Por lo anterior es necesario establecer nuevas zonas de producción de vainilla. En este sentido el estado de San Luis Potosí, al noroeste del estado de Veracruz, en particular la zona de la Huasteca Potosina es una zona en donde se ha cultivado la vainilla (CESPVSLP, 2012). La región donde los vainillales están distribuidos se encuentran en elevaciones que van de los 61 a 678 m, con clima predominantemente del tipo semicálido (A) C (m) (w). La precipitación oscila entre 1,540 y 2,740 mm anuales con una temperatura media anual que va de los 22 a 25 º C (Reyes-Hernández et al., 2018). En esta zona la planta de vainilla se ha adaptado a las condiciones agroforestales, en donde las especies arbóreas sirven de sostén y sombra para mantener su hábito de crecimiento epífito y su intolerancia a la plena exposición solar. Estas condiciones han permitido que la producción de vainilla se incremente en los últimos años (Herrera-Cabrera et al., 2012; CESPV-SLP, 2012). Sin embargo no existen estudios que reporten datos del contenido medio de los compuestos del aroma que definan la calidad de los frutos producidos en esta zona, por lo que el objetivo de este estudio fue evaluar las características biofísicas y bioquímicas de la vainilla beneficiada procedente de diversas áreas de producción de la Huasteca Potosina.

Método

Material vegetal

Se utilizaron frutos de Vanilla planifolia procedentes de 14 sitios, de 11 localidades pertenecientes a ocho municipios ubicados en la Huasteca Potosina, San Luis Potosí, México (Figura 1), donde la mayor parte de estos se ubican en un sistema de topoformas de Sierra alta escarpada. Se escogieron plantas de vainilla creciendo bajo un sistema de casa malla sombra (M) y sistema agroforestal tradicional, constituido por un conjunto de especies nativas e introducidas, que son manejadas por los habitantes de la región de forma moderada (A). Las plantas estaban en floración y se polinizaron entre 20 y 30 flores por sitio, durante el mes de abril del 2013 y se cosecharon en diciembre del mismo año, cuando los frutos tenían 32 semanas de edad (224 días después de polinización) (Tabla 1 y 2).

Sitios de la Huasteca Potosina considerados en el estudio y puntos de colecta.

Características geográficas de los municipios donde se llevó a cabo la obtención del material vegetal en la Huasteca Potosina, San Luis Potosí, México.
Municipio Coordenadas geográficas Altitud (msnm) Clima temperatura anual (°C) Precipitación media (mm) Tipos de Suelo
Aquismón 21° 28' - 22° 01' 98° 57' - 99° 16' 100 Semicálido húmedo. Temperatura media anual: 24.7 °C. 2350 Leptosol húmico
Axtla de Terrazas 21º 26’ 98º 52’ 349 Semicálido húmedo; con lluvias en verano y sin cambio térmico invernal bien definido. Temperatura media anual: 24.8 °C. 2330 Leptosol dístrico con Vertisol húmico
Coxcatlán 21º 32’ 98º 54’ 160 Cálido húmedo, sin cambio térmico invernal bien definido. Temperatura media anual: 24.5 °C. 2488 Leptosol dístrico
Matlapa 21º 20’ 98º 50’ 120 Semicálido húmedo; con lluvias en verano y sin cambio térmico invernal bien definido. Temperatura media anual: 25 ºC. 1780 Leptosol dístrico, lítico con Regosol dístrico
Tamazunchale 98º48’ 21º16’ 140 Semicálido húmedo, con abundante lluvia en verano; al sur. Temperatura media anual: 25.5 °C. 2168 Leptosol húmico
Tampacán 21º 24’ 98º 44’ 120 Cálido húmedo; con lluvias en verano y sin cambio térmico invernal bien definido. Temperatura media anual es de 28 °C. 2231.3 Fluvisol calcárico con Phaeozem
Xilitla 21°23′08″ de latitud norte 98°59′25″ de longitud oeste 600 Clima semicálido húmedo; en el centro semicálido húmedo con lluvias todo el año y al norte templado húmedo. La temperatura media anual es de 22º C. 2075.3 Leptosol dístrico con Vertisol húmico

Fuentes: http://www.inafed.gob.mx/ y http://www.inegi.gob.mx/ (Consultados en diciembre del 2017).

Municipios y localidades de la Huasteca Potosina, México donde se realizó la cosecha de los frutos.
Municipio Localidad Clasificación Municipio Localidad Clasificación
Aquismón Jomté Sitio 4 (A) Tampacán La Ceiba Sitio 12 (M)
Axtla de Terrazas Ejido Jalpilla Sitio 2 (M)
Coxcatlán Ejido Ajuatitla Sitio 3 (M) Xilitla La Herradura Sitio 14 (M)
Matlapa Cuichapa1† Sitio 1 (M) Tamazunchale Tixcuayuca1† Sitio 5 (M)
Cuichapa2† Sitio 9 (M) Tixcuayuca 2† Sitio 6 (M)
Tixcuayuca 3† Sitio 7 (A)
Tamala Sitio 11(A) Axhumol Sitio 8 (M)
Providencia Sitio 13 (M) Rancho Alegre Sitio 15 (M)

†: Cuichapa1,2 y Tixcuayuca1,2,3, el superíndice indica que en estos sitios se tomaron dos o tres muestras respectivamente. Sistema de casa malla sombra (M) y sistema agroforestal tradicional, (A).

Para evitar la variación provocada por el tratamiento de curado, todos los frutos se beneficiaron en el Beneficio La Alternativa en el ejido Primero de Mayo, en Papantla, Veracruz. Este proceso consiste primero en sumergir el fruto en agua hirviendo a fin de introducir humedad y parar el desarrollo del fruto, posteriormente se somete a un proceso cíclico de exposición al sol y sudado para promover reacciones bioquímicas y microbiológicas que resultan en obtener un fruto beneficiado entero sin daños físicos, flexible, color café rojizo a café oscuro brillante, con 25 a 30 % de humedad y aroma agradable (Mariezcurrena et al., 2008). Este proceso de beneficio puede durar hasta 150 días dependiendo de las condiciones climatológicas de la región (Figura 2).

a) Frutos de vainilla (Vanilla planifolia Jacks. ex Andrews) en madurez fisiológica y b) frutos de vainilla beneficiados.

Evaluación de calidad

Se tomaron diez frutos beneficiados por sitio, a los que se les midió sus dimensiones, de éstos se tomaron tres frutos para el evaluar el resto de las variables. Cada fruto se consideró una repetición.

Dimensiones: Se midieron la longitud (cm), ancho (mm) y grosor (mm) de diez frutos con un vernier digital (Digimatic Caliper Mitutoyo/ZEROABS. CD-6C).

Humedad: Se pulverizaron 500 mg de fruto completo empleando un triturador, posteriormente la muestra fue distribuida homogéneamente en una charola seca y dispuesta en una termobalanza (Ohaus MB45). Se registró la pérdida de peso y el porcentaje de humedad una vez que no se observó variación en la lectura del equipo.

Azúcares solubles totales: Se cuantificaron mediante cromatografía de líquidos HPLC de acuerdo con la metodología modificada de Mustafa et al. (2003). Se tomaron 50 mg de fruto molido y se colocaron en un tubo de ensayo con 3 ml de etanol (80 %), posteriormente se colocaron en baño maría (80°C/10 min), transcurrido ese tiempo se retiró el extracto y se pasó a un frasco de vidrio de 20 ml, realizando tres extracciones sucesivas hasta que la muestra quedo sin pigmentación. Posteriormente los extractos se llevaron a sequedad en estufa de aire forzado a 55°C/24 h, el residuo se re-suspendió con 2 ml de agua destilada y se mantuvo en refrigeración. Los extractos se filtraron en un acrodisco (Titan, 0.045 μm) y se colocó en un vial de 2 ml con tapa y septa. Una vez filtrados 10 µl de extracto se inyectó en el automuestreador del HPLC (Perkin Elmer, Series 200). Se utilizó una columna Pinnacle II Amino 5 µm 150 x 4.6 mm (RestekTM), utilizando como fase móvil acetonitrilo/agua en la proporción 80/20 (v/v). Las condiciones del cromatógrafo fueron: detector de índice de refracción, temperatura en el horno de 40 °C, flujo de 1 ml min-1. Se inyectaron soluciones estándar de fructosa, glucosa y sacarosa (Sigma-Aldrich, USA).

Contenido de los compuestos aromáticos: Se utilizó la técnica modificada de Cicchetti y Chaintreau (2009), que consistió en tomar tres frutos por sitio, que se molieron en un molino Custom GrindTM Deluxe, (Hamilton Beach™); posteriormente se pesaron 50 mg por cada repetición y se colocaron en frascos de vidrio de 20 ml con tapa de rosca. Se agregaron 18 ml de solución fría de etanol-agua destilada (1:1), (alcohol etílico absoluto, grado HPLC). La mezcla se agitó por 30 min en una parrilla digital de agitación (Thermo ScientificTM, CimarecTM, USA), y se colocó en refrigeración por 24 h. Posteriormente las muestras se agitaron nuevamente por 5 min, y se tomó un mililitro, que se filtró con un acrodisco (TitanTM, 0.045 μm) y se colocó en un frasco de vidrio de 2 ml con tapa de rosca con septa. Los extractos de las muestras se colocaron en el automuestreador del HPLC (HPLC: High-Performance Liquid Chromatography) (Series 200, Perkin ElmerTM). Las condiciones del cromatógrafo fueron a 254 nm, 30 °C y de 25 a 30 min de tiempo de retención total, la fase móvil fue de una solución de ácido fosfórico (H3PO4) al 0.01 M con metanol (75:25); la columna utilizada fue una C18 de 5 µm de dimensión de partícula y medidas de 250 x 4.6 mm, serie 08010034K (Perkin ElmerTM), y un detector ultravioleta (Series 200, Perkin ElmerTM). Las soluciones estándar fueron de: 500 µg de vainillina y 100 µg de cada uno de los otros tres compuestos principales: ácido p-hidroxibenzóico, p-hidroxibenaldehído y ácido vaníllinico todas en solución con etanol: agua (1:1) (Sigma-Aldrich, USA).

Análisis estadístico

Los datos de las variables fisicoquímicas y bioquímicas se analizaron mediante un diseño completamente al azar balanceado (PROC ANOVA, SAS, 2002). La comparación de medias se calculó con la prueba de Tukey (SAS, 2002). También se realizó un análisis de componentes principales (ACP) y la gráfica con el programa SPSS 15 (SPPS 2006) para el agrupamiento de las variables de calidad aromática.

Resultados y discusión

Los frutos de vainilla de la región de la Huasteca Potosina tuvieron una longitud entre 108 y 192 mm, solo los frutos de nueve sitios cumplieron con la longitud establecida en la NOM-182-SCFI-2011, que es mayor a 150 mm, destacando los frutos del ejido de Ajuatitla del municipio de Coxcatlán. El cumplimiento de este requisito es fundamental para el establecimiento del precio de venta de la vainilla. Por otro lado, no se mostraron diferencias significativas en el grosor de los frutos; esta variable generalmente está asociada con la humedad, que para frutos gourmet debe estar entre 25 y 38 %, siendo los frutos provenientes de la Herradura, Jomte y Tixcuayuca1, los que tuvieron significativamente mayor humedad y grosor, mientras que los frutos de menor contenido fueron los de Cuichapa2 con 23.1 %, únicos frutos que no cumplieron con la norma (Tabla 3).

Medias para cada una de las 16 variables de calidad evaluadas en frutos beneficiados de Vanilla planifolia J. de 14 sitios de la Huasteca Potosina, México.
Sitio Longitud (mm) Grosor (mm) Humedad (%) Azúcares (%)
Glucosa Fructosa Sacarosa Totales
1. Cuichapa1 108gz 5.5b 35.5abc 4.28a 1.27a 1.05a 6.61a
2. Ejido Jalpilla 139ef 6.2ab 36.4ab 3.20ab 0.91ab 0.925ab 5.00ab
3. Ejido Ajuatitla 192a 6.3ab 32.4abcde 3.10ab 0.69bc 0.70ab 4.49abc
4. Jomté 175abc 8.6a 37.3a 3.10ab 0.56bc 0.55ab 4.22abc
5. Tixcuayuca1 188ab 7.6ab 37.5a 2.60bc 0.50bc 0.525ab 3.59bc
6. Tixcuayuca2 187ab 6.3ab 28.9bcdef 1.55c 0.35c 0.325b 2.26c
7. Tixcuayuca3 138ef 7.0ab 25.6ef 2.85abc 0.60bc 0.625ab 4.07bc
8. Axhumol 149de 6.4ab 35.4abc 2.70bc 0.48bc 0.475ab 3.68bc
9. Cuichapa2 161cd 6.6ab 23.1f 1.93bc 0.30c 0.30b 2.53c
11. Tamala 129ef 8.1ab 26.0def 2.25bc 0.58c 0.60ab 3.39bc
12. La Ceiba 180abc 6.2ab 27.5cdef 2.95abc 0.64bc 0.65ab 4.24abc
13. Providencia 127fg 6.6ab 26.2def 2.23bc 0.49bc 0.50ab 3.21bc
14. La Herradura 171bc 7.3ab 37.6a 2.45bc 0.62bc 0.60ab 3.68bc
15. Rcho. Alegre 168bcd 5.8ab 34.3abcd 2.53bc 0.66bc 0.67ab 3.82bc
Intervalo 108-192 5.5-8.6 23.1-37.6 1.55-4.28 0.3-1.2 0.3-1.05 2.2-6.61
z

Medias con la misma letra dentro de cada columna no difieren estadísticamente (n=3) (Tukey, P ≤ 0.05).

Odoux y Grisoni (2011), reportan un contenido de azucares del 10 % en frutos de vainilla procedente de Madagascar, constituido por el 8.0 % sacarosa, 1.5 % glucosa y 0.5 % fructosa, sin embargo la proporción de los azúcares obtenidos en este estudio es diferente: glucosa (1.55-4.28 %), sacarosa (0.35-1.27%) y fructosa (0.32-1.05%). El contenido total de los azucares solubles totales varió entre 2.2-6.6 %, entre los sitios de Tixcuayuca2 y Cuichapa1. Estos contenidos son inferiores a los de vainillas procedentes de San Rafael, Veracruz, México con contenidos de glucosa, sacarosa y fructosa de 8.06, 6.62 % y 2.14 % respectivamente (Sánchez-Galindo et al., 2018). De la misma forma Zamora-Flores et al. (2016) reportan que el azúcar dominante en frutos procedentes de la región del Totonacapan, Veracruz, también es la glucosa, seguida de sacarosa y en menor proporción la fructosa con valores de 0.5 a 1.3 %. La variabilidad en el contenido de azúcares puede atribuirse a diversos factores, entre los que destacan la edad del fruto, clima, que afectan la temperatura y humedad, que afectan las reacciones enzimáticas, además de la experiencia del maestro beneficiador.

En cuanto a los componentes volátiles asociados al aroma de los frutos, se puede observar una alta variabilidad en los contenidos de tres de los cuatro compuestos principales, con excepción de la vainillina, y que no están dentro de lo establecido en la NOM-182-SCFI-2011. Existen diferencias significativas en el contenido de ácido p-hidroxibenzóico (C1) que varió de 143 mg kg-1 en los frutos provenientes de Cuichapa2 hasta 398 mg kg-1 en los provenientes del Ejido Jalpilla, concentraciones arriba de la norma. El ácido vaníllico (C2) tuvo concentraciones de 349 mg kg-1 en el ejido Jalpilla, de 781 mg kg-1 en los del sitio Axhumol, concentraciones dentro de la norma (Tabla 4). El ácido vaníllico se ha considerado como uno de los más compuestos más fluctuantes, Ranadive (1992), reporta amplias variaciones de ácido vaníllico en vainilla procedente de diferentes regiones geográficas, mostrando que su biosíntesis está muy influenciada por las condiciones ambientales.

Medias para las variables de compuestos aromáticos evaluados en frutos beneficiados de Vanilla planifolia J. de 14 sitios de la Huasteca Potosina, México.
Sitio Componentes del aroma (mg kg-1)
C1 C2 C3 C4 ∑CM (∑CM/C4) x 100
1. Cuichapa1 296bz 905a 608cd 15239def 1809a 11.870a
2. Ejido Jalpilla 398a 349e 553d 12631g 1300de 10.29abcd
3. Ejido Ajuatitla 180f 477cde 645cd 15243def 1302de 8.54defg
4. Jomté 181e 631bc 528d 16042cdef 1340de 8.35efg
5. Tixcuayuca1 305b 903a 671bcd 18016bc 1879a 10.43abc
6. Tixcuayuca2 177f 387e 675bcd 14702efg 1239e 8.43efg
7. Tixcuayuca3 230d 587cd 618cd 20573a 1435cde 6.97g
8. Axhumol 270c 781ab 663bcd 16057cdef 1714ab 10.67ab
9. Cuichapa2 143f 584e 834ab 16134cdef 1561de 9.67efg
11. Tamala 152f 584cd 645cd 19595ab 1381cde 7.05g
12. La Ceiba 240c 408de 915a 17472bcd 1563bcd 8.94cdef
13. Providencia 166f 450cde 603cd 14092fg 1219e 8.65defg
14. La Herradura 182e 376e 756abc 16797cde 1314de 7.82fg
15. Rcho. Alegre 256c 635bc 754abc 16970cde 1645abc 9.69bcde
Intervalo 143-398 349-905 528-915 1.2-2.0% 1.2-1.9
NOM-182-SCFI 58-100 411-861 219-498 20000 0.6-1.4

C1: ácido p-hidroxibenzóico, C2: ácido vaníllico, C3: p-hidroxibenzaldehído, C4: vainillina; CM=C1+ C2+C3. ∑CM: Sumatoria de compuestos menores. (n=3). zMedias con la misma letra dentro de cada columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.05).

En el presente trabajo no se encontraron relaciones entre este compuesto y las condiciones locales de topografía, orientación de la pendiente y su gradiente, así como la influencia edáfica del sitio.

La concentración de p-hidroxibenzaldehído en frutos de Jomté fue la más baja con 528 mg kg-1, mientras que la concentración mayor se encontró en los frutos de la Ceiba 915 mg kg-1; este compuesto después de la vainillina es el que se biosintetiza en mayor cantidad pocos días después del curado (Havkin-Frenkel et al. 2004). Finalmente, la concentración máxima de vainillina se encontró en los frutos de Tixcuayuca3 con 20573 mg kg-1 (2.05 %); y como promedio de 1.37 %, similar a lo reportado en frutos recién curados, procedentes de la región del Totonacapan, entre 1.0-1.7 % de vainillina (Salazar-Rojas et al. 2011) (Tabla 4).

Un parámetro importante a considerar en la calidad es la suma de los compuestos menores entre el contenido de vainillina (sumatoria CM/C4) x100 en los frutos de sólo dos sitios de colecta (Tamala y Tixcuayuca3) está dentro del porcentaje que indica la norma (NOM-182-SCFI-2011), pues son los sitios en donde los frutos tuvieron mayor contenido de vainillina; sin embargo en los doce sitios de colecta restantes, el contenido de compuestos menores es superior, llegando a representar el 11.8 % del contenido de vainillina, como el caso de los frutos de Cuichapa1. Estudios previos que evaluaron los frutos de vainilla de diferentes regiones productoras, del Totonacapan y uno de la Huasteca Potosina (Tamazunchale) mostrando un contenido promedio de 347 y 695 mg kg-1 de ácido p-hidroxibenzóico, respectivamente, de 722 y 731 mg kg-1 para ácido vaníllico, de 949 y 731 mg kg-1 de p-hidroxibenzaldehído y 1.65 y 2.0 % de vainillina, con una relación de compuestos menores:vainillina (∑CM/C4) de 12.23 y 14.59 % (Xochipa-Morante et al., 2016). En este estudio esta relación fue del 8.9 % indicando menor contenido en todos los compuestos aromáticos, incluyendo la vainillina (Tabla 4). Un factor que puede estar influenciando la variabilidad en los contenidos de los compuestos aromáticos en vainilla es la madurez fisiológica. Generalmente, los frutos se cosechan cuando la punta o parte distal se torna amarilla, pero aparte de esto no existen otros cambios aparentes. Sagrero-Nieves y Schwartz (1988) investigaron la influencia del punto de cosecha y la concentración de los compuestos fenólicos, encontrando que éstos compuestos incrementan conforme los frutos maduran, sin embargo no se reportó ninguna correlación entre el color de los frutos y el contenido de glucovainillina. Asimismo van Dick et al. (2010) encontraron que los frutos cuya parte distal empieza a tornarse amarilla, no estaban completamente maduras y tenía una concentración baja y diferencial de glucovainillina dentro del mismo fruto (parte distal: 0.417 %; media: 0.563 %; proximal: 0.683 %), por lo cual es posible que la falta de cambios en la apariencia de este explique en parte, porque la calidad de la vainilla curada varía considerablemente, pues es posible que el estado de madurez a la cosecha no sea el mismo a pesar de tener la misma edad, posiblemente a causa de las diferencias en el patrón climático que influye en el proceso de maduración de los frutos, así como el tipo de suelo y manejo en donde se cultivó la vainilla. Este hecho lo corroboran Sánchez-Galindo (2018) quienes encontraron una correlación significativa (0.773) entre el contenido de materia seca y vainillina, independientemente de la edad de cosecha.

Análisis por componentes principales (ACP) de los compuestos del aroma

El análisis multivariado de componentes principales mostró que los componentes del aroma, explicaron en conjunto 90.5 % de la variabilidad total. El primer componente principal (CP1) que explicó 49 % de toda la variación, y se asoció con la relación compuestos menores/ vainillina. El segundo componente (CP2) explicó el 25 %, asociando la relación p-hidroxibenzaldehído/vainillina. Finalmente, el tercer componente principal (CP3) se asoció con contenido de p-hidroxibenzaldehído y explicó el 17 % de la variación total (Tabla 5). De acuerdo con la distribución espacial de los primeros tres componentes principales, se distinguieron cinco grupos de la vainilla procedente de la Huasteca Potosina (Figura 2). El grupo 1 (G-I), representado por tres sitios (1: Cuichapa1, 5: Tixcuayuca1 y 8: Axhumol) con el mayor índice en la relación acido p-hidrobenzoico+ ácido vanillinico/vainillina.

Valores propios, vectores propios y proporción acumulada de la variación explicada por cada variable en las primeras tres dimensiones de las 10 variables evaluadas en los sitios de Vanilla planifolia J. de la Huasteca Potosina, México.
Variables Componentes
Componentes CP1 CP 2 CP 3
C1 ácido p-hidroxibenzóico 0.3971 0.1931 -0.0411
C2 ácido vaníllico 0.3191 -0.4249 0.1092
C3 p-hidroxibenzaldehído -0.1603 0.1340 0.6959
C4 vainillina -0.1076 -0.4768 0.2160
∑CM ∑Compuestos Menores 0.3354 -0.2456 0.4227
∑CM/C4 Proporción ∑CM/vainillina 0.4061 0.1369 0.1780
C1/C4 ácido p-hidroxibenzóico/vainillina 0.3558 0.3392 -0.1669
C2/C4 ácido vaníllico/vainillina 0.3670 -0.2814 0.0412
C3/C4 p-hidroxibenzaldehído/vainillina -0.0805 0.4754 0.4622
C1+C2/C4 ácido p- hidroxibenzóico + ác. vaníllico/vainillina 0.3971 0.1931 -0.0411
Valores Propios de la Matriz de Correlación
Valor Propio 4.86 2.52 1.65
Proporción de la variación total (%) 48.67 25.25 16.59
Variación Acumulada (%) 48.87 73.92 90.51

Odoux (2011) menciona que compuestos como p-hidroxibenzóico, ácido vaníllico, guayacol y ácido nonanoico están altamente correlacionados con el criterio ahumado/fenólico, en otras palabras, un descriptor aromático no tan agradable. El grupo 2 (G-II) señalados por los dos sitios (12: Ceiba y 15: Rancho Alegre) manifiestan características aromáticas uniformes por la estructuración de sus componentes. Para el grupo 3 (G-III) distinguido por cinco sitios (3: Ajuatitla, 6. Tixcuayuca2, 9: Cuichapa2, 13:Providencia y 14: la Herradura) las relaciones aromáticas por la estructuración de sus componentes, hace que se consideren con un buen equilibrio en la calidad aromática; además el grupo 4 (G-IV), con tres sitios (4: Jomté, 7:Tixcuayuca3 y 11:Tamala) presenta características similares, debido que sus frutos beneficiadas presentan bajo contenido de p-hidroxibenzóico y cantidades intermedias de ácido vaníllico; siendo los sitios de Tixcuayuca3 y Tamala los sitios con mayor concentración de vainillina.

El grupo 5 (G-V) solo con el sitio Ejido Jalpilla, presento el contenido más bajo de vainillina y ácido vaníllico, con valores intermedios de p-hidroxibenzaldehído que de acuerdo a Havkin-Frenkel et al., (2004), este compuesto es intermediario en la biosíntesis de la vainillina, por lo tanto, los frutos de este sitio no tuvieron un proceso pleno, causando un desbalance de su composición. Es evidente que existe una gran variabilidad en la composición y características de calidad de la vainilla, en donde el aroma responde a la existencia de un balance entre el contenido de compuestos menores con relación a la vainillina. Estos valores oscilan entre 6.97 y 11.87, que indica menor concentración de compuestos menores que los reportados por Sánchez-Galindo et al., (2018) con una relación ∑CM/vainillina de entre 10.4-16.6. En general los frutos procedentes de la región de la Huasteca Potosina tienen un contenido similar de ácido p-hidroxibenzóico (143-398 mg kg-1) que las reportadas para la región de Veracruz (103-226 mg kg-1), poco menores de vainillina (y vainillina (0.7-2.0 % vs 2.09-2.5 %), respectivamente, mientras que un contenido considerablemente más bajo de ácido vaníllico (65 %), entre los frutos la Huasteca Potosina y los de San Rafael, Veracruz (Sánchez-Galindo et al., 2018). Toth et al. (2011) mencionan que el contenido de ácido vaníllico siempre es muy variable debido a que es un compuesto transitorio, esto no ocurre con la vainillina debido a que es un compuesto final de la biosíntesis, por lo que su contenido es poco variable.

Cabe concluir como lo menciona Lubinsky et al. (2008), que existe afinidad genética entre las vainillas de diferentes lugares, incluso tan lejanas como las regiones del Océano Indico con la vainilla procedente de Papantla, México, lo que permite sugerir que pertenecen a un mismo clon, con mutaciones somáticas que se presentan entre los diferentes genotipos. Además, el contraste de la variación aromática entre diferentes materiales de vainilla puede atribuirse en parte a variaciones genéticas por adaptación al ambiente y en parte por la selección humana, además de las condiciones de manejo del cultivo (riego, nutrición, incidencia de enfermedades) y estado nutrimental del fruto.

Dispersión de los sitios de colecta de Vanilla planifolia J. de la Huasteca Potosina, México, basada en los tres componentes principales de análisis de los componentes del aroma evaluadas en los sitios de colecta.

Conclusiones

Existe una variación significativa en el contenido de compuestos aromáticos y calidad en los frutos de vainilla beneficiadas procedentes de 14 sitios de la Huasteca Potosina, México, sin embargo, es comparable a las variaciones que existen aun dentro de los frutos procedentes del Totonacapan. Aunque también es posible que a través de los años se haya desarrollado un grado de polimorfismo químico en el aroma por adaptaciones al ambiente, proceso de selección humana y condiciones de cultivo (fertilización, riego, etc.), así como en el índice de cosecha utilizado relacionado con el contenido de materia seca. Pese a esta variabilidad, los resultados de este trabajo son importantes para caracterizar la calidad de vainilla de los diferentes sitios de producción de la Huasteca Potosina y ubicarla como una región potencial para el cultivo y beneficiado de vainilla mexicana.

Agradecimientos

  • Al Subproyecto (SP-14): “Estudio del contenido y propiedades nutracéuticas de los fitoquímicos presentes en las hojas, tallos y frutos de Vanilla spp. en poblaciones silvestres y cultivadas de México” perteneciente al Macroproyecto (2012-04-190442) SAGARPA-CONACyT: Estrategia de investigación aplicada para el fortalecimiento, innovación y competitividad de la producción de vainilla en México”.

Referencias
  • Bettazzi, F., Palchetti, I., Sisalli, S. and Mascini, M. (2006). A disposable electrochemical sensor for vanillin detection. Analytica Chimica. Acta 555:134-138. doi:10.1016/j.aca.2005.08.069
  • Bory, S., Grisoni, M., Duval, M.F., Besse, P. 2007. Biodiversity and preservation of vanilla: present state of knowledge. Genetic Resources and Crop Evolution 55(4): 551-571. doi: 10.1007/s10722-007-9260-3
  • CESPVSLP. (2012). Comité Estatal del Sistema Producto Vainilla de San Luis Potosí, A. C. (2009-2012). Plan Rector para la Competitividad del Sistema Producto. SAGARPA 53 p.
  • Cicchetti, E. y Chaintreau, A. (2009). Comparison of extraction techniques and modeling of accelerated solvent extraction for the authentication of natural Vanilla flavors. J. Sep. Sci. 32:1957-1964. doi: 10.1002/jssc.200800650.
  • Frenkel, O.H., Brown, A.H.D. and Burdon, J.J. (2011). The conservation of plant biodiversity. Cambridge University Press, Cambridge. 299 p.
  • Havkin-Frenkel, D., French, J., Graft, N.M., Joel, D.M., Pak, F.E. and Frenkel, C. (2004). Interrelation of curing and botany in vanilla (Vanilla planifolia). Acta Horticulturae 629: 93-102 doi: 10.17660/ActaHortic.2004.629.12
  • Herrera-Cabrera, B.E., Salazar-Rojas, V.M., Delgado-Alvarado, A., Campos-Contreras, J. and Cervantes-Vargas, J. (2012). Use and conservation of Vanilla planifolia J. in the Totonacapan Region México. European Journal of Environmental Sciences 2(1): 43-50.
  • Lubinsky, P., Bory, S., Hernández-Hernández, J., Kim, S.C. and Gómez-Pompa, A. (2008). Origins and dispersal of cultivated vanilla (Vanilla planifolia Jacks.). Economic Botany 62 (2): 127-138.
  • Mariezcurrena, M. D., Zavaleta, H. A., Waliszewski, K. N., & Sánchez, V. (2008). The effect of killing conditions on the structural changes in vanilla (Vanilla planifolia Andrews) pods during the curing process. International Journal of Food Science and Technology. 43(8), 1111-1365. doi:10.1111/j.1365-2621.2007.01691.x
  • Mustafa, K.; Mustafa, E.; Mustafa, K.U. and Mehmet, A. (2003). Comparison of different extraction y detection methods for sugar using amino-bonded phase HPLC. Journal of Chromatographic Science 41: 331-333. doi: 10.1093/chromsci/41.6.331.
  • NOM-182-SCFI-2011. (2011).Vainilla de Papantla, extractos y derivados- Especificaciones, información comercial y métodos de ensayo (prueba). 9 p.
  • Odoux, E. (2011). Vanilla curing. Medicinal and aromatic plants. Industrial profiles. Vanilla Ed. Odoux, E. and Grisoni, M. Florida. 173 p.
  • Odoux, E. and Grisoni, M. (2011) Vanilla. Medicinal and Aromatic Plants - Industrial Profiles. Taylor and Francis Group. EUA. 368 p. ISBN: 13:978-1-4200-8338-5 (Ebook-pdf).
  • Pérez-Silva, A., Odoux, E., Brat, P., Ribeyre, F., Rodríguez-Jiménez, G., Robles-Olvera, V., García-Alvarado, M.A. and Günata, Z. (2006). GC-MS and GC-olfactometry analysis of aroma compounds in a representative organic aroma extract from cured vanilla (Vanilla planifolia G. Jack.) beans. Food Chemistry 99: 728-735. doi: 10.1016/j.foodchem.2005.08.050
  • Ranadive, A.S. (1992). Vanillin and related flavor compounds in vanilla extracts made from beans of various global origins. J. Agric. Food Chem. 40: 1922-1924.
  • Reyes-Hernández, H., Trinidad-García, K.L., Herrera-Cabrera, B.E. (2018). Caracterización del ambiente de los vainillales y área potencial para su cultivo en la Huasteca Potosina. Revista de Ciencias Biológicas y de la Salud. XX (3): 49-57.
  • Salazar-Rojas, V.M., Herrera-Cabrera, B.E., Delgado-Alvarado, A., Soto-Hernández, M., Castillo-González, F. and Cobos-Peralta, M. (2011). Chemotypical variation in Vanilla planifolia Jack. (Orchidaceae) from the Puebla-Veracruz Totonacapan region. Genetic Research and Crop Evolution. 59(5): 875-887. doi: 10.1007/s10722-011-9729-y
  • SAS. SAS/STAT Users guide version 9. SAS Institute Inc., North Carolina. 2002.
  • Sagrero-Nieves, L. and Schwartz, S.J. (1988). Phenolic content of Vanilla planifolia as affected by harvest period. J. Food Compos. Anal. 1: 362-365.
  • Sánchez-Galindo, M., Arévalo-Galarza, M.L., Delgado-Alvarado, A., Herrera-Cabrera, E., Osorio-García, C. (2018). Calidad de fruto verde y beneficiado de vainilla (Vanilla planifolia Jacks. 4 ex Andrews) con relación a su edad a la cosecha. Revista Chapingo Serie Horticultura, 24(3): 203-213. doi: 10.5154/r.rchsh.2018.02.004
  • Sharma, A., Verma, S., Saxena, N., Chadda, N., Singh, N. and Sinha, A. (2006). Microwave and ultrasound assisted extraction of vanillin and its quantification by high performance liquid chromatography in Vanilla planifolia. J. Separation Sci. 29: 613-619. doi: 10.1002/jssc.200500339
  • Soto-Arenas, M. and Dressler, R.L. (2010). A revision of the Mexican and Central American species of Vanilla plumier ex Miller with a characterization of their region of the nuclear ribosomal DNA. Lankesteriana 9(3): 285-354.
  • Sostaric, T., Boyce, M. and Spickett, E. (2000). Analysis of the volatile components in vanilla extracts and flavorings by solid-phase microextraction and gas chromatography. J. Agric. Food Chem. 48: 5802-5807. 2000. doi: 10.1021/jf000515+
  • SPSS. (2006). Version 15.0 IBM Company Headquarters. Institute Inc., Illinois USA.
  • Toth, S., Lee, K. J., Havkin-Frenkel, D., Belanger, F. C., Hartman, T. G. (2011). Volatile compounds in vanilla. In: Havkin-Frenkel, D., & Belanger, F. C. (Eds). Handbook of vanilla science and technology. USA: Wiley-Blackwell Pub. pp. 183-219.
  • Van Dyk, S., McGlasson, W.B., Williams, M. and Gair, C. (2010). Influence of curing procedures on sensory quality of vanilla beans. Fruits 65:1-13. 2010. doi:10.1051/fruits/2010033
  • Villareal-Manzo, L.A. y Herrera-Cabrera, B.E. 2018. Requerimiento hídrico en el sistema de producción vainilla (Vanilla planifolia Jacks. Ex Andrews)-naranjo (Citrus sinensis L.) en la Región del Totonacapan Veracruz, México. Agroproductividad 11 (3): 29-36.
  • Xochipa-Morante, R., Delgado-Alvarado, A., Herrera-Cabrera, B.E., Escobedo-Garrido, J.S. y Arévalo-Galarza, L. (2016). Influencia del proceso de beneficiado tradicional mexicano en los compuestos del aroma de Vanilla planifolia Jacks. ex Andrews. Agroproductividad 9(1):55-62. 2016.
  • Zamora Flores, A.L., Arévalo-Galarza, L, García-Osorio, C., Ramírez-Guzmán, M.R., Valle-Guadarrama, S. (2016). Calidad de vainilla (Vanilla planifolia J.) empacada bajo diferentes películas plásticas. Agroproductividad 9 (1): 18-25.
Historial:
  • » Recibido: 12/07/2018
  • » Aceptado: 09/09/2018
  • » Publición digital: 04/2019

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2018 Nova Scientia

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Scope

Nova Scientia is a multidisciplinary, electronic publication that publishes biannually in the months of May and November; it is published by the Universidad De La Salle Bajío and aims to distribute unpublished and original papers from the different scientific disciplines written by national and international researchers and academics. It does not publish reviews, bibliographical revisions, or professional applications.

Nova Scientia, year 11, issue 22, May – October 2019, is a biannual journal printed by the Universidad De La Salle Bajío, with its address: Av. Universidad 602, Col. Lomas del Campestre, C. P. 37150, León, Gto. México. Phone: (52) 477 214 3900, http://novascientia.delasalle.edu.mx/. Chief editor: Ph.D. Ramiro Rico Martínez. ISSN 2007 - 0705. Copyright for exclusive use No. 04-2008-092518225500/102, Diffusion rights via computer net 04 - 2008 – 121011584800-203 both granted by the Instituto Nacional del Derecho de Autor.

Editor responsible for updating this issue: Direction of Research Department of the Universidad De La Salle Bajío, last updated on May 28th, 2019.