INTRODUCCIÓN

La guayaba (Psidium guajava L.) es comercialmente cultivada en varios países tropicales y subtropicales del mundo. Colombia junto a otros países es productor del fruto, el cual es muy nutritivo y de buen sabor, caracterizado por un alto contenido de pectina, fibra dietaria, minerales, vitaminas principalmente la C, aminoácidos esenciales y con alto potencial antioxidante (^{Vasconcelos et al., 2017}); además, presenta diferentes características farmacológicas, y es bajo en calorías (^{Singh, 2011}; ^{González et al., 2011}). Es fácilmente disponible y nombrada como "manzana de trópicos" y "super fruta" por sus ricos valores nutracéuticos (^{Maji et al., 2015}).

En Colombia, la más amplia producción está localizada en la región noreste del País, región que produce tradicionalmente dos variedades, conocidas como "Regional Roja" (pulpa rosada) y "Regional Blanca" (pulpa blanca), que se consumen principalmente. A medida que la guayaba madura, el color de la piel (exocarpo) cambia de verde a verde claro o amarillo. La pulpa (endocarpo) de la fruta puede ser blanca, amarilla, rosada o roja, dependiendo de la variedad. Se puede consumir entera o cocinada y la mayor parte de la cosecha es procesada como jalea, sorbete, pasta o puré (^{Steinhaus et al., 2008}; ^{González et al., 2011}).

Esta fruta también es rica en sustancias pécticas (^{García-Betanzos et al., 2017}), las cuales son utilizadas en la industria alimentaria, farmacéutica, del papel, en preparación de películas biodegradables, en metalurgia, y como antioxidante sanguíneo, entre otras aplicaciones (^{Ferreira, 2007}).

El presente estudio aporta a la evaluación de los contenidos de carotenoides, clorofila y pectinas en guayabas regionales de Colombia, que son consumidas tradicionalmente en el país y de las cuales es importante conocer sus componentes para aprovecharlos en alimento, salud y agroindustria; debido a esto, se abordan fuentes de variación como variedad vegetal, localidades de colecta, estados de madurez del fruto y tejidos del fruto (exocarpo y endocarpo). Por tal razón, la presente investigación tuvo como objetivo evaluar el contenido de carotenoides, clorofilas y pectinas en cuatro variedades regionales de guayaba durante la maduración del fruto, en tres localidades del departamento de Santander, Colombia.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se utilizaron muestras de guayaba provenientes de tres localidades del departamento de Santander (Colombia): Barbosa ubicada a 1.570 msnm, 5°56'36" N y 73°36'46" W; Puente Nacional a 1.720 msnm, 5°57'04" N y 73°41'07" W; Vélez a 1.890 msnm, 5°57'03" N y 73°39'45" W Se evaluaron tres variedades de pulpa blanca: Regional Blanca, Ráquira Blanca y Guavatá Victoria, y una variedad de pulpa roja: Regional Roja. Se evaluaron en cuatro estados de madurez, teniendo en cuenta la edad (días después de la floración; ddf). Los frutos fueron recolectados de la parte media del dosel de los árboles (n=4) por variedad, así: verde, 90-120 ddf; madurez fisiológica, 121-140 ddf; pintón, 141-159 ddf; y maduro, 160-170 ddf (^{Solarte et al., 2014}). En cada uno de los estados se determinó en exocarpo (cáscara) y endocarpo (pulpa) los contenidos de clorofilas y carotenoides; mientras que pectinas se determinó sin diferenciar tejido vegetal.

La selección de los frutos a analizar se basó en el color del exocarpo, la firmeza del mismo, y las propiedades químicas como pH, sólidos solubles y acidez total titulable, de acuerdo a la metodología reportada por ^{Cantillo et al. (2011)}. Se tuvieron en cuenta los criterios descritos anteriormente para la clasificación de los frutos, siguiendo específicamente las tablas de calidad reportadas por ^{Solarte et al. (2010a)}. Las mediciones se realizaron por triplicado teniendo en cuenta todas las fuentes de variación (localidad, variedad, estado de madurez y tejido vegetal); sin embargo, por problemas de exceso de lluvias, plagas, enfermedades, aborto de flores y frutos, o por muy baja producción no se pudieron tomar algunas muestras, lo cual impidió realizar análisis adicionales para separar las medias por significancia estadística entre los estados de maduración, inherentes a cada variedad en cada localidad.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El Kruskal Wallis mostró que hubo diferencias estadísticas significativas entre los factores principales: localidad, variedad, estados de maduración y la interacción entre estos (Tab. 1). Los mayores contenidos de pectina de las guayabas regionales colombianas se presentaron en la localidad de Vélez, en estado de madurez fisiológica (1,69% p/p en 'Regional Blanca' y 1,72% p/p en 'Regional Roja'), y en Puente Nacional para el mismo estado de madurez (1,79% p/p en 'Regional Blanca') (Tab. 2). Estos resultados fueron mayores con respecto a lo reportado en otros estudios como la guayaba cv. Banarsi Surkha (^{Jain et al., 2003}), la guayaba de Brasil (0,75-0,92% p/p) (^{Fischer et al., 2012}) y la guayaba 'Regional Roja' de Puente Nacional (1,52% en puré) (^{Osorio et al., 2011}). Por otro lado, en la variedad Regional Blanca proveniente de Barbosa aumentó el contenido de pectina durante la maduración del fruto, a diferencia de las variedades Guavatá Victoria, Ráquira Blanca y Regional Roja de Puente Nacional y de Barbosa solamente en 'Regional Roja' (Tab. 2); lo que posiblemente se relaciona con la conversión enzimática entre las sustancias pécticas que pueden ser las responsables del incremento o disminución de diferentes fracciones pécticas (^{Das y Majumder, 2010}). El aumento en el contenido de pectina durante el período de madurez fue reportado para guayaba 'Kampuchea' de Malasia, sugiriendo que ésta se sintetiza continuamente a lo largo del desarrollo del fruto (^{Ali et al., 2004}).

Tabla 1 Valores de P. Prueba de Kruskal Wallis para los contenidos de clorofila, carotenoides y pectinas de guayaba según localidad de colecta, variedad y grado de madurez. 

Valores de P≤0,05; n=3; df: grados de libertad.

Tabla 2 Contenidos de pectinas, carotenoides totales y clorofila total en variedades de guayaba, en cuatro estados de maduración, proveniente de tres localidades de Colombia. 

n=3; ND: no detectado.

El contenido de carotenoides totales (exocarpo + endocarpo) fue mayor en las variedades Guavatá Victoria y Regional Roja (Tab. 2), los cuales fueron superiores (P≤0,05) a los reportados para guayaba 'Red guava' y 'Yellow guava' cultivadas en Panamá (^{Murillo et al., 2010}) y a los contenidos obtenidos por ^{Stinco et al. (2014)}. Sin embargo, para variedades como Guavatá Victoria y Regional Blanca, utilizando una técnica diferente no se encontraron carotenoides en una cantidad detectable (^{Sinuco et al., 2010}). Se ha reportado que la presencia de carotenoides y clorofilas caracterizan principalmente el color de la guayaba (^{González et al., 2011}) y que el color de la cáscara y pulpa de la fruta varía según el tipo y la cantidad de pigmentos (^{Flores et al., 2015}), por lo que la USDA destacó el contenido de licopeno en 5,2 mg por 100 g de guayaba fresca (^{Singh, 2011}). En guayaba roja de Brasil se reportó 330 μg/100 g (β-caroteno) y 6.150 μg/100 g (licopeno) en peso fresco (^{Vargas-Murga et al., 2016}). En 'Ráquira Blanca' de las localidades Barbosa y Vélez, y en Guavatá Victoria de Puente Nacional los contenidos de carotenoides totales presentaron tendencia a disminuir con la madurez del fruto (Tab. 2), lo que posiblemente esté relacionado con el color característico de estas variedades de pulpa blanca (^{Sinuco et al., 2010}). A diferencia de lo que ocurre con variedades colombianas como la 'Regional Roja' y la 'Palmira ICA-1', que aumentaron el contenido de carotenoides a medida avanzaron en los estados de maduración, específicamente en licopeno para 'Regional Roja' (7,30 mg kg ^-1 de fruta, estado I; 10,19 mg kg ^-1 de fruta, estado II; y 18,25 mg kg ^-1 de fruta, estado III) y 'Palmira ICA-1' (15,27 mg kg ^-1 de fruta, estado I; 23,18 mg kg ^-1 de fruta, estado II; y 28,07 mg kg ^-1 de fruta, estado III) (^{González et al., 2011}).

El contenido de clorofila total en fruto fue mayor en estado pintón para la variedad Regional Roja colectada en Barbosa (Tab. 2), valor mayor al obtenido por ^{Stinco et al. (2014}) con 40,67 μg g^-1. Por otra parte, la variedad Regional Blanca de las localidades Barbosa y Puente Nacional, y las variedades Guavatá Victoria, Ráquira Blanca y Regional Roja de la localidad de Vélez, presentaron tendencia a disminuir el contenido de clorofila total con la madurez, por lo que al final de la maduración disminuyó la presencia de clorofilas, coincidiendo esta tendencia con lo encontrado para la variedad vietnamesa (^{Fischer et al., 2012}). No obstante, se ha reportado en guayaba 'Palmira ICA-1' en estado maduro, presencia de clorofilas lo que sugiere que puede haber retención de clorofilas, siendo común encontrarlas en guayabas de cáscara verde y pulpa intensa rosada (^{González et al., 2011}).

En la figura 1 se observa que las variedades de pulpa blanca Guavatá Victoria, Ráquira Blanca y Regional Blanca presentaron mayor contenido de carotenoi-des totales en el exocarpo (cáscara) con respecto al endocarpo (pulpa), lo que coincide con mayores contenidos de carotenoides en el exocarpo de las frutas (^{Hulme, 1970}). Sin embargo, la variedad Regional Roja presentó un comportamiento contrario, lo que puede estar relacionado con el color rojo de la pulpa, donde los carotenoides que contribuyen a su color aumentan durante la maduración de la guayaba, siendo el licopeno el principal pigmento carotenoide en guayabas de pulpa roja, además de la presencia de β-caroteno (^{Singh, 2011}). Algunos autores reportan que los colores rojo y amarillo en cáscara y pulpa de frutas son debidos a la presencia de carotenoides (^{Wisutiamonkul et al., 2015}).

Figura 1 Clorofila total (A) y carotenoides totales (B) en endocarpo y exocarpo para variedades de guayaba. Promedio de tres localidades (Puente Nacional, Barbosa y Vélez) y cuatro estados de maduración (verde, madurez fisiológica, pintón y maduro). n=3 para cada factor. Las barras de error indican error estándar. 

En cuanto al contenido de clorofila total fue mayor en el exocarpo con respecto al endocarpo en todas las variedades de pulpa blanca (Fig. 1), probablemente por la composición del exocarpo que está formado por células parenquimáticas que contienen cloroplas-tos y pigmentos (^{Flores-Vindas, 1999}); a diferencia del resultado observado en la variedad Regional Roja con un contenido similar en los dos tejidos, lo que muestra un comportamiento distinto a las otras tres variedades de pulpa blanca. Las diferencias de los contenidos de clorofilas en el endocarpo y exocarpo de las variedades de guayaba evaluadas en el presente trabajo podrían estar relacionadas con las características de color descritas. Se ha reportado que en las variedades Regional Roja y Regional Blanca hay diferencias apreciables en el tono tanto de la pulpa como de la cáscara lo que podría ser un parámetro útil para la diferencia rápida entre las variedades de guayaba (^{González et al., 2011}). Por otra parte, se observó relación directa entre carotenoides totales, clorofila total y pectinas (Fig. 2), donde se evidencia mayor relación entre pectinas y clorofila total (0,43), lo que posiblemente esté asociado a la clorofila degradada por la acción de enzimas como la clorofilasa, clorofila oxidasa y peroxidasa. Los cambios en la pigmentación facilitan la discriminación visual de las frutas en los estados de maduración, y los cambios de textura son cruciales ya que afectan la vida útil de las frutas donde el contenido de pectina disminuye a lo largo de la maduración (^{Jain et al., 2003}; ^{Matile y Hõrtensteiner, 1999}). Igualmente, en los estados de madurez verde y madurez fisiológica hay mayores contenidos de pectinas y clorofilas, lo cual coincide con el comportamiento y contenidos de estas dos variables en estados de menor madurez de las frutas, como anteriormente se ha mencionado. La variedad Regional Roja es la que presenta mayor contenido de carotenoides respecto a las demás, lo que posiblemente esté relacionado con el color de su pulpa. La maduración de los frutos de guayaba se caracteriza por el ablandamiento de la pulpa, el cual está asociado a modificaciones químicas estructurales de la pectina (^{Abu-Goukh y Bashir, 2003}). Dichas modificaciones se reporta ocurren durante la maduración de las frutas (^{Gwanpua et al., 2014}), el cual está acompañado de la solubilización de pectina y la acción de enzimas como pectinesterasa, poligalacturo-nasa y pectato liasas (Abu-Goukh y Bashir, 2003). El contenido total de pectina, generalmente, incrementa al inicio y luego disminuye en estado sobremaduro (^{Singh, 2011}), por lo que opcionalmente, la madurez de muchos frutos puede medirse indirectamente con la firmeza del fruto, un índice inversamente proporcional a la madurez. Así que, la firmeza puede usarse como un índice de madurez en la clasificación y selección de las frutas (^{Cheng-Chang y Ching-Hua, 2014}). Además, se ha reportado que existe una alta correlación entre el incremento de la actividad enzimática y la pérdida de firmeza en la pulpa de las frutas (^{Abu-Goukh y Bashir, 2003}) y específicamente la firmeza se ha asociado con la cantidad de pectina presente (^{Lima et al., 2010}).

En la figura 2 también se observa que los frutos de la localidad de Vélez en su mayoría presentaron mayor contenido de clorofilas, carotenoides y pectinas, comparado con las demás localidades. En Vélez, la producción es tardía y el crecimiento del fruto hasta madurez fisiológica demora más tiempo (^{Solarte et al., 2010b}), lo que posiblemente esté evidenciando mejor adaptabilidad de la fruta a ésta región; porque tanto las épocas climáticas como las condiciones ambientales pueden tener considerable influencia sobre la maduración y calidad de la guayaba, adaptándose a diferentes condiciones de clima y suelo (^{Fischer et al., 2012}).

Figura 2 Análisis de componentes principales con gráfico biplot de carotenoides totales, clorofila total y pectinas en variedades de guayaba por localidad y estado de madurez. Localidades: Puente Nacional (P), Barbosa (B) y Vélez (L). Variedades: Regional Blanca (BL), Ráquira Blanca (Q), Guavatá Victoria (G) y Regional Roja (R). Estados de madurez: Verde (V), Madurez fisiológica (F), Pintón (T) y Maduro (M). 

De acuerdo con los resultados y teniendo en cuenta la diferencia encontrada entre los contenidos de carotenoides y clorofilas para la variedad Regional Roja respecto a las demás variedades de pulpa blanca, se analizó por separado la variedad Regional Roja (Fig. 3). Se encontró una relación inversa entre el contenido de carotenoides y clorofilas, lo que sugiere que durante la maduración la cantidad de clorofila en los tejidos de la fruta disminuye rápidamente y la cantidad de carotenoides aumenta (^{Ayour et al., 2016}). Las clorofilas y carotenoides son sintetizados y acumulados en organelos especializados (cloroplastos y cromoplastos, respectivamente) (^{Matile y Hõrtensteiner, 1999}; ^{Delgado-Pelayo et al., 2014}). El cambio causado por la síntesis de carotenoides y la degradación de clorofilas es el primer signo observable de maduración (^{Ayour et al., 2016}). El análisis de conglomerado jerárquico de los datos obtenidos para la variedad Regional Roja mostró tres grupos según los contenidos de carotenoides totales, clorofila total y pectinas (Fig. 4), teniendo en cuenta la localidad, la variedad y el estado de maduración como fuentes de variación. Así: el clúster tres indicó mayor contenido de carotenoides totales, en su mayoría muestras en estado maduro, de la localidad de Puente Nacional; el clúster dos indicó mayor contenido de clorofila total; y el clúster uno indicó mayor contenido de pectina, en su mayoría muestras en estado verde o madurez fisiológica de las localidades de Barbosa y Vélez. Dichos resultados pueden estar relacionados con el desarrollo del color característico de la fruta, lo cual ocurre una vez se alcanza la etapa de madurez fisiológica (^{García-Betanzos et al., 2017}); o por factores climáticos como la temperatura, con valores registrados de temperaturas máximas en Puente Nacional más altos que en Barbosa y Vélez (^{Solarte et al., 2010c}). Por tal razón, es probable que la temperatura sea el factor que más influya en la composición de carotenoides al interactuar con el ambiente, específicamente por la diferencia de temperaturas entre cada localidad. Se ha reportado que en frutos de camu-camu (Myrciaria dubia) la mayor temperatura y exposición a la luz son los principales factores responsables del alto contenido de carotenoides (Zanatta y Mercadante, 2014). Además, la producción de carotenoides en frutas también depende del grado de maduración (^{Becker et al., 2015}).

Figura 3 Análisis de componentes principales con gráfico biplot de carotenoides totales, clorofila y pectinas de la variedad Regional Roja en relación con localidades y estado de madurez. Puente Nacional (P), Barbosa (B), Vélez (L); Verde (V), Madurez fisiológica (F), Pintón (T), Maduro (M). 

Figura 4 Dendograma obtenido mediante el análisis de conglomerado jerárquico (distancia euclidiana, consolidado por el método K-means) de carotenoides totales, clorofila y pectinas en la variedad Regional Roja (R) según localidad [Puente Nacional (P), Barbosa (B), Vélez (L)] y estado de madurez [(Verde (V), Madurez fisiológica (F), Pintón (T), Maduro (M)]. 

CONCLUSIONES

El mayor contenido significativo de pectina se presentó en las variedades Regional Blanca y Regional Roja de Puente Nacional y Vélez, respectivamente, en la etapa de madurez fisiológica.

Se encontró relación directa entre el contenido de carotenoides, clorofila y pectinas en todas las variedades de pulpa blanca (Regional Blanca, Ráquira Blanca y Guavatá Victoria). La variedad Regional Roja presentó relación inversa entre el contenido de carotenoides y el contenido de pectinas y clorofila.

La variedad Regional Roja presentó los mayores contenidos de carotenoides totales principalmente en la localidad de Puente Nacional, y de clorofila y pectinas en Barbosa y Vélez; datos que pueden ser aprovechados y orientados en actividades productivas para el desarrollo agroindustrial de la guayaba en Colombia.