Análisis de antocianinas en el maíz morado (Zea mays L.) del Perú y sus propiedades antioxidantes Analysis of anthocyanins in the purple corn (Zea mays L.) from Peru and its antioxidant properties Melissa Rabanal-Atalaya1,2 ‡ y Alicia Medina-Hoyos3 1 Estación Experimental Agraria Vista Florida, Desarrollo Tecnológico Agrario. Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA). Carretera Chiclayo-Ferreñafe km 8. 14300 Chiclayo, Lambayeque, Perú. 2 Facultad de Química e Ingeniería Química. Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM). Cd. Universitaria Pabellón B, Av. Venezuela s/n. 15081 Lima, Perú. ‡ Autora para correspondencia (ct_vistaflorida@inia.gob.pe) 3 Estación Experimental Agraria Baños del Inca, Desarrollo Tecnológico Agrario, Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA). Jr. Wiracocha s/n, Baños del Inca. 06004 Cajamarca, Cajamarca, Perú. RESUMEN Palabras clave: antioxidante, estabilidad, flavonoides, razas del maíz morado, variedades mejoradas. El maíz morado (Zea mays L.), es un importante cereal del Perú, el cual contiene polifenoles, entre SUMMARY los que se encuentran los flavonoides, siendo los más importantes, las antocianinas. La mazorca (olote y grano) The purple corn (Zea mays L.), is an important está constituida en un 85% por grano y un 15% de olote. cereal in Peru, which contains polyphenols, among Su alto contenido en antocianina, principalmente como which include flavonoids, being anthocyanins the most cianidina-3-glucosido (C3G), hace que actúe como important one. The ear (cob and grain) is made up of un poderoso antioxidante natural, anticancerígeno, y 85% grain and 15% cob. Its high content of anthocyanin, antiinflamatorio, además, ayuda a disminuir la presión mainly as cyanidine-3-glucoside (C3G), makes it act as sanguínea y el colesterol alto, mejora la circulación a powerful natural antioxidant, anti-carcinogenic, and sanguínea y promueve la regeneración del tejido y anti-inflammatory, it also helps lower blood pressure es por estos importantes benef icios, que surge la and high cholesterol, improves blood circulation necesidad de comprender el mecanismo de acción and promotes tissue regeneration. Because of these de las antocianinas en la salud humana. Por ello, el important benefits, it arises the need to understand the objetivo del presente trabajo de revisión es describir la mechanism of action of anthocyanins in human health. estructura química de las antocianinas, tipos y factores Therefore, the objective of the present review paper que afectan no solo el color sino también su estabilidad. is to describe the chemical structure of anthocyanins, En la segunda parte, se detallaron las diferentes razas y what types and factors affect not only its color but variedades mejoradas del maíz morado con que cuenta also its stability. In the second part, it was detailed el Perú, y la cantidad de antocianinas encontradas con the different races and varieties improved of purple las diferentes técnicas químicas utilizadas. Por último, corn in Peru, and the amount of anthocyanins found se describieron las diferentes actividades biológicas de with the different chemical techniques used. Finally, las antocianinas poniendo énfasis en la más importante the different biological activities of anthocyanins are como un poderoso antioxidante. Encontrando que las described with emphasis in the most important one condiciones de extracción óptima de las antocianinas as a powerful antioxidant. Finding that the optimal son con 1 g de muestra con 15 mL de agua con extraction conditions of anthocyanins are with 1 g of agitación constante durante 15 min a 90 ºC, resaltando sample and 15 mL of water with in agitation constant el poder antioxidante alto tanto en sistemas in-vitro for 15 min at 90 ºC, highlighting the high antioxidant como ex-vivo. power in both systems in-vitro and ex-vivo. Cita recomendada: Rabanal-Atalaya, M. y Medina-Hoyos, A. (2021). Análisis de antocianinas en el maíz morado (Zea mays L.) del Perú y sus propiedades antioxidantes. Terra Latinoamericana 39: 1-12. e808. https://doi.org/10.28940/terra.v39i0.808 Recibido: 11 de junio de 2020. Aceptado: 20 de septiembre de 2020. Revisión. Volumen 39, enero 2021. 2 TERRA LATINOAMERICANA VOLUMEN 39, 2021. e808 Index words: antioxidant, stability, Flavonoids, purple proteínas oxidadas (Castañeda-Sánchez y Guerrero- corn breeds, varieties improved. Beltrán, 2015). Además, presentan propiedades como anticancerígeno, antitumorales y antiinflamatorio, INTRODUCCIÓN mejora la circulación sanguínea y promueve la regeneración del tejido conectivo, colágeno, entre El Perú tiene una gran diversidad de productos otros, siendo estos benef icios atribuidos a la capacidad agrícolas, con base en una amplia gama de climas y antioxidante sobre todo a las antocianinas del maíz de diferentes características geográf icas a lo largo del morado (Guillén-Sánchez et al., 2014; Lao et al., 2017; país, lo cual lleva a obtener productos consumidos no Lee et al., 2017; Yousuf et al., 2016). El objetivo de solo a nivel nacional e internacional, uno de éstos es la presente revisión fue comprender el mecanismo el autóctono maíz morado (Zea mays L.), producto de acción de las antocianinas en la salud humana, que se consume desde tiempos preincaicos, cuya realizándose de la siguiente manera: primero se raza primitiva se denomina “Kculli”, en Cajamarca, recopiló información con base principalmente en Ayacucho, Ancash, Lima y Arequipa, siendo su artículos científ icos de los últimos siete años, en las adaptación en la costa y en valles interandinos de la bases de datos más importantes que existen en el mundo sierra hasta 3200 m de altitud (Ccaccya et al., 2019). como Scopus, Web of Science, Biblioteca Virtual del Dentro del maíz morado también se encuentran Concejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación los polifenoles, entre estos los flavonoides, los más Tecnológica (CONCYTEC), PubMed y Google importantes son las antocianinas, glúcidos de las Scholar. Posteriormente, se analizaron y se describieron antocianidinas. La mazorca (olote y grano) está los resultados con base en dos partes fundamentales, constituida en un 85% por grano y un 15% de olote. en la primera parte se describen los diferentes métodos Este pigmento denominado antocianinas se encuentra utilizados para la extracción y la cuantif icación de en mayor cantidad en el olote que en el grano (Guillén- las antocianinas encontradas en las diferentes razas y Sánchez et al., 2014). variedades mejoradas del maíz morado del Perú, y en El Perú dispone de seis razas principales del la segunda parte, se detallaron los valores obtenidos de maíz morado (Cuzco, Canteño, Caraz, Arequipeño, su actividad biológica más importante, la antioxidante, Negro de Junín, Huancavelicano), además, cuenta y f inalmente otras actividades biológicas que presentan con cinco variedades mejoradas (INIA-615 Negro y sus análisis en diferentes sistemas biológicos. Canaán, INIA-601, PM-581, PM-582 y UNC-46), del Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA), de la ESTRUCTURA DE LA ANTOCIANINA Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM) y de la Universidad Nacional de Cajamarca (UNC). La antocianina es un pigmento hidrosoluble que La antocianina es un pigmento natural muy se encuentra en las vacuolas de las células vegetales utilizado en la industria textil, médica y farmacéutica y es la que provoca el color rojo, púrpura a las hojas, (Somavat et al., 2016), cosmética y en la industria de flores y frutos (Khoo et al., 2017). Desde el punto los alimentos, principalmente en la preparación del de vista químico, la antocianina es una molécula postre típico la mazamorra morada y en la bebida típica polihidroxilada glicosilada o polimetoxi derivada de nacional conocida como “chicha morada” (Pedraza et 2-fenilbenzopirilio, la cual usualmente contiene un al., 2017; Somavat et al., 2016). Respecto a esta última peso molecular entre 400 a 1200 KDa (Bueno et al., industria, se destaca su uso no solo por sus características 2012). funcionales sino también por el color que otorga a los La antocianina pertenece al grupo de los flavonoides alimentos reemplazando a los colorantes sintéticos, y son glucósidos de las antocianidinas, es decir, están cuyas cantidades y tipo de antocianina dependen de la constituidas por una molécula de antocianidina, que es técnica que se utilicen en su extracción. la aglicona, a la que está unida un azúcar a través de un Es importante señalar, que la antocianina es enlace β-glucosídico. La estructura básica contiene un ampliamente utilizada en las diferentes industrias núcleo de flavona que consta de dos anillos aromáticos: por su alto poder antioxidante en la salud humana, un benzopirilio (A) y un grupo fenólico (B), ambos es decir, pueden inhibir a los radicales libres que unidos por una unidad de tres carbonos, tal como se dañan a las biomoléculas importantes como lípidos o muestra en la Figura 1. RABANAL Y MEDINA. ANÁLISIS DE ANTOCIANINAS EN EL MAÍZ MORADO DEL PERÚ 3 FACTORES QUE DETERMINAN EL COLOR Y LA ESTABILIDAD DE LAS ANTOCIANINAS La estabilidad de la antocianina depende del tipo de pigmento antociánicos, además de otros factores como: pH, luz, temperatura, enzimas, y otras moléculas como el oxígeno y el ácido ascórbico, los cuales tienen gran impacto en la estabilidad de las antocianinas (Turturica et al., 2015). Además, la estabilidad es afectada por el proceso tecnológico, extractivo y almacenamiento del maíz morado, los cuales disminuyen la estabilidad de la antocianina en una solución produciendo Figura 1. Estructura química general de las antocianinas. modif icaciones indeseables en la estructura y color Fuente: Chatham et al., 2019. (Khoo et al., 2017). Figure 1. Chemical structure general of anthocyanins. Source: El pH de la solución afecta el color de la antocianina, Chatham et al., 2019. esto se debe a que la antocianina posee una naturaleza iónica (Turturica et al., 2015). En soluciones acuosas a Las diferencias entre las antocianinas varían valores menores de pH 2, el pigmento se encuentra en en el número y posición de los grupos hidroxilos, su forma más estable o de ion oxonio o catión flavilio metoxilo, naturaleza y número de azúcares unidos a (AH+) de color rojo intenso, es por eso que su extracción la molécula (Aguilera et al., 2011; Castañeda-Sánchez se hace en medio ácido. Conforme incrementa su pH y Guerrero-Beltrán, 2015; Chatham et al., 2019), da lugar a un equilibrio entre la pseudobase carbinol cuyas principales diferencias ocurren en la posición o hemiacetal (B) de color incoloro y la forma chalcona 3´ y 5´ del anillo B producen 6 antocianidinas (C) de color amarillo. A un pH mayor a 7, se presenta descriptos por Chen et al. (2016) en el Cuadro 1, tras en forma de quinoidales (A, A-1) de color azul a púrpura su análisis usando cromatografía líquida acoplada que se degradan rápidamente por la oxidación con el a espectrometría de masas (HPLC-DAD-ESI- aire, tal como se muestra en la Figura 2 (Castañeda- MS/MS), encontró como fragmento principal a la Sánchez y Guerrero-Beltrán, 2015). cianidina-3-glucosido con un 45.8%, seguido de la La temperatura es un factor que afecta la estabilidad cianidina-3-O-(6-malonilglucosido) con un 40.1% de de las antociáninas, y son menos estables con el abundancia relativa. incremento de la temperatura (Khoo et al., 2017). Cuadro 1. Composición química de extracto de olote de maíz morado del Perú. Fuente: Chen et al., 2016. Table 1. Chemical composition of purple corn cob extract from Peru. Source: Chen et al., 2016. Fragmento Compuesto Rf [M]+ (m/z) AR % Cianidina-3-O-glucósido 17.79 449 287 45.8 Pelarginidina-3-O-glucósido 19.84 433 271 3.3 Peonidina-3-O-glucósido 21.41 463 301 4.1 Cianidina-3-O-(6-malonilglucosido) 22.61 535 287 40.1 Pelargonidina-3-O-(6-malonilglucósido) 24.46 519 271 1.5 Cianidina-3-O-(3,6-dimalonilglucósido) 25.83 621 287 1.2 Rf = factor de retención; AR (%) = abundancia relativa en %; [M]+ = concentración del ion molecular; m/z = relación masa/carga. Rf = retention factor; AR (%) = % relative abundance; [M]+ = concentration of the molecular ion; m/z = relationship mass/load. 4 TERRA LATINOAMERICANA VOLUMEN 39, 2021. e808 Figura 2. Estructura de las antocianinas a diferentes valores de pH. Fuente: Castañeda-Sánchez y Guerrero- Beltrán, 2015. Figure 2. Structure of anthocyanins at different pH values. Source: Castañeda-Sánchez and Guerrero- Beltrán, 2015. En el pH de 2 a 4, la degradación térmica de las DESCRIPCIÓN DE LAS RAZAS Y antocianinas produce la hidrólisis de la molécula del VARIEDADES DEL MAÍZ MORADO azúcar y por ende la transformación de la antocianina EN EL PERÚ resultante a una chalcona o α-dicetona. Cabe señalar, que la degradación térmica de las antocianinas ocurre Existen diferentes razas del maíz morado en el Perú, a través de la ruptura del enlace glucosídico, dando las cuales derivan de la raza ancestral denominada como resultado la formación de la aglicona o chalconas “Kculli”, que aún se cultiva en el Perú. Está línea es y estructuras hidroxiladas de menor estabilidad que muy antigua aproximadamente de hace 4000 años las metiladas, glicosiladas o acetiladas (Castañeda- atrás y sus restos arqueológicos con mazorcas típicas se Sánchez y Guerrero-Beltrán, 2015). han encontrado en Ica, Paracas, Nazca y otros lugares La luz es otro factor que afecta la estabilidad de las de la costa central (Quispe y Chura, 2018). En el Perú antocianinas, la cual es necesaria para su asimilación, existen muchas razas y variedades mejoradas del maíz por otro lado, tiene la desventaja de acelerar su morado, las principales se describen a continuación. degradación. Las antocianinas mantienen por más tiempo su color en la oscuridad. Las sustituciones Cuzco que tenga la molécula influyen en su fotodegradación, siendo susceptibles, aquellas que en el C-5 sean Relacionado a la raza Cuzco gigante, esta tiene sustituidas por un grupo hidroxilo, isoflavonas la característica de ser tardía, de granos grandes y auronas sulfonadas; sin embargo, la presencia dispuestos en mazorcas con hileras bien def inidas. Se de copigmentos y tecnologías de encapsulación cultiva en lugares diferentes de altitud intermedia en disminuyen la fotodegradación (Castañeda-Sánchez los departamentos de Cuzco y Apurímac (Quevedo, y Guerrero-Beltrán, 2015). 2013). RABANAL Y MEDINA. ANÁLISIS DE ANTOCIANINAS EN EL MAÍZ MORADO DEL PERÚ 5 Canteño PM-581 Raza con características similares a la raza Cuzco, Es una variedad mejorada por UNALM, la cual aunque con menor tamaño, es más precoz y su cultivo proviene del maíz Caraz. Se siembra en la costa central se da en la Sierra del Perú, especialmente en las partes y en la sierra media, con una altitud de 1200 a 1400 m, altas del valle del Chillón del Departamento de Lima además el tamaño de mazorcas es de 15 a 20 cm entre 1800 a 2500 m de altitud (Manrique, 1997). (Pinedo et al., 2017). Caraz PM-582 Es una raza derivada de las razas Ancashino y Es otra variedad mejorada por la UNALM, Alazán. Tiene la característica de ser de precocidad adaptada a la sierra alta. Las plantas son de tamaño intermedia, grano más chico que la raza Cusqueño y intermedio, mazorcas medianas y cuyo contenido de puede adaptarse también en la costa. Es una raza que antocianinas y rendimiento son altos (Manrique, 1997). presenta un rendimiento alto y cuyo olote es el más pigmentado (Manrique, 1997). INIA-615 Negro Canaán Arequipeño Esta variedad mejorada desarrollada por el INIA en la Estación Experimental Agraria (EEA) de Canaán en Raza cultivada principalmente en el Departamento Ayacucho. Está variedad presenta como progenitores de Arequipa, cuya forma de mazorcas es similar a la femeninos a las razas locales Negro Kculli y Morado y raza Cuzco, pero más chica. El color del olote es menos cuyos progenitores masculinos son una mezcla de las intenso comparado con las demás razas (Manrique, tres razas Negro, Kculli y Morado (Pinedo et al., 2017). 1997). INIA-601 Negro de Junín Esta variedad mejorada también fue desarrollada Es una raza precoz, cuyos granos son grandes, por el INIA en la EEA de Cajabamba en Cajamarca, negros y dispuestos irregularmente en una mazorca se formó con 256 progenies, de las cuales 108 corta y redonda. Se encuentra en la sierra del centro corresponden a la raza Caraz y 148 a la raza Negro y sur en Ayacucho, Apurímac y Arequipa. Sus de Parubamba, cuyo ámbito se da en la sierra norte características morfológicas son parecidas a las de la (Pedraza et al., 2017). raza Huancavelicano (Manrique, 1997). METODOLOGÍA DE EXTRACCIÓN Huancavelicano DE ANTOCIANINAS EN MAÍZ MORADO DEL PERÚ Su cultivo de esta raza se da en la parte Sierra, Centro y Sur hasta Arequipa, desarrollándose en Las antocianinas son ampliamente extraídas niveles altitudinales mucho mayores que las otras razas con técnicas convencionales o clásicas como las (Manrique, 1997). extracciones sólido-líquido y maceración. Cabe señalar que nuestro enfoque es la extracción de las UNC-47 antocianinas del maíz morado provenientes de los diferentes cultivares nativos del Perú. Es una variedad mejorada denominada “Grone”, La extracción más empleada en el Perú es la de obtenida por UNC en Cajamarca. Es una variedad que sólido-líquido, la cual usa solventes como el etanol, produce después de 190 días de la siembra de color agua o mezclas de ellos y a veces acidulado en morado intenso, sus mejores épocas de siembra son diferentes concentraciones, proporciones, temperaturas en los meses de octubre y noviembre (Pedraza et al., y tiempos de agitación constante. Las extracciones de 2017). las antocianinas son llevadas a cabo con solventes como 6 TERRA LATINOAMERICANA VOLUMEN 39, 2021. e808 etanol, metanol, agua, pudiendo ser acidulada con ácido químico, además los métodos no son tan complejos. cítrico al 1% o HCl 0.1 M. Se suele elegir al etanol por Está sección, es importante ya que se da a conocer los su toxicidad baja y por el uso en ensayos alimenticios o diferentes métodos para su obtención y cuantif icación clínicos. Si la concentración del ácido es elevada puede de las antocianinas en el olote del maíz morado del causar la hidrolisis de los grupos acilo, especialmente Perú (Cuadros 2 y 3). en presencia de ácidos dicarboxílicos como en el ácido Por otro lado, las tecnologías emergentes o las malónico, por lo que se sugiere utilizar ácidos débiles a tecnologías no convencionales, han tenido un bajas concentraciones. apogeo en el siglo XX, debido a que tiene como El proceso de maceración consiste en la inmersión características preservar mejor el material sin dañar del material en un solvente, dentro de un recipiente el aporte nutricional ni tampoco sus características durante 4 a 15 días, a temperatura ambiente dependiendo de la metodología usada (Azmir et al., 2013; Cristianini organolépticas (Barba et al., 2015), además es y Guillén, 2020). El material debe ser molido hasta automatizado; sin embargo, la desventaja principal llegar a partículas de tamaño pequeño, usualmente en de la tecnología es su elevado costo de producción y el orden de los μm, con la f inalidad de romper la pared mantenimiento, lo cual hace en muchos casos que sea celular del material y por ende sea fácil la liberación difícil su acceso (Cristianini y Guillén, 2020; Cuesta- del compuesto bioactivo, obteniendo una mayor área Parra y Correa, 2018). de superf icie de contacto, disminuyendo el tiempo de En el Cuadro 4 se muestran las investigaciones análisis, así como las probabilidades de oxidación del realizadas sobre las tecnologías emergentes más compuesto bioactivo (Cristianini y Guillén, 2020). utilizadas como el ultrasonido, microondas, alta Cabe señalar, que través de los años se siguen presión isostática y fluidos supercríticos, usándose a utilizando estás técnicas, ya que tienen la ventaja del una escala piloto sobre el maíz morado a nivel mundial. bajo costo en los materiales y reactivos, lo cual lo hace Es preciso destacar, que hay muy pocos artículos que accesible a la gran cantidad de laboratorios de análisis reportan el uso de estas tecnologías en Perú. Cuadro 2. Métodos de extracción, cuantificación de la antocianina y actividad antioxidante. Table 2. Methods of extraction, quantification of anthocyanin and antioxidant activity. Distrito Departamento Razas de maíz Método de extracción Fenoles Antocianina Cianidina- en el olote 3-glucósido DPPH Literatura citada - - - - - - - mg g-1 - - - - - - - % Cañete Lima 94.1 42.6 18.5 San 1:100 (g ml -1 de etanol Marcos Cajamarca ni al 20%), pH 2, 30 min a 75.4 34.1 10.3 - Ccaccya et al. (2019) 70 °C Abancay Apurímac 67.9 24.4 9.5 Muestra Macerar con 7 L de Pedreschi y Lima Lima comercial etanol al 60% kg -1 de - - 15.4 - Cisneros-Zevallos muestra, 48 h (2006) Lima Lima ni Macerar con 7:3 (etanol:agua), 4 días 33.2 - - 28.9 Doroteo et al. (2013) TC 33.4 13.4 - 93.8 -1 Joya Arequipa PM-581 1:200 (g ml de etanol a 40.6 20.6 93.7pH 2), 60 min a 90 °C Quispe et al. (2011) TJ 36.2 14.8 92.9 ni = no identificado. Fuente: Elaborada por el autor. ni = not identified. Source: Prepared by the author. RABANAL Y MEDINA. ANÁLISIS DE ANTOCIANINAS EN EL MAÍZ MORADO DEL PERÚ 7 Cuadro 3. Métodos de extracción y cuantificación de la antocianina en el olote. Table 3. Methods of extraction and quantification of anthocyanin on the cob. Distrito Joya del Departamento de Arequipa Raza de maíz Método de extracción Antocianina en el olote Literatura citada mg g-1 TJ (Testigo Joya) 2.5:200 (g mL-1 de agua a pH 2), 4 h a 60 °C 30 2.5:200 (g mL-1 de etanol 20% a pH 2), 4 h a 60 °C 34.7 2.5:200 (g mL-1 de etanol 60% a pH 2), 4 h a 60 °C 29.5 2.5:200 (g mL-1 de agua a pH 2), 4 h a 75 °C 33 2.5:200 (g mL-1 de etanol 20% a pH 2), 4 h a 75 °C 37.1 2.5:200 (g mL-1 de etanol 60% a pH 2), 4 h a 75 °C 32.2 2.5:200 (g mL-1 de agua a pH 2). 4 h a 90 °C 33.5 2.5:200 (g mL-1 de etanol 20% a pH 2). 4 h a 90 °C 34 2.5:200 (g mL-1 de etanol 60% a pH 2), 4 h a 90 °C 35.2 Gorriti et al. (2009) 2.5:200 (g mL-1 de agua a pH 4), 4 h a 60 °C 28.3 2.5:200 (g mL-1 de etanol 20% a pH 4), 4 h a 60 °C 31.6 2.5:200 (g mL-1 de etanol 60% a pH 4), 4 h a 60 °C 28.3 2.5:200 (g mL-1 de agua a pH 4), 4 h a 75 °C 31.8 2.5:200 (g mL-1 de etanol 20% a pH 4), 4 h a 75 °C 31 2.5: 200 (g mL-1 de etanol 60% a pH 4), 4 h a 75 °C 30.9 2.5:200 (g mL-1 de agua a pH 4), 4 h a 90 °C 23.4 2.5:200 (g mL-1 de etanol 20% a pH 4), 4 h a 90 °C 48 2.5:200 (g mL-1 de etanol 60% a pH 4), 4 h a 90 °C 46.5 Fuente: Elaborada por el autor. Source: Prepared by the author. ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LA de EROs y otros radicales libres es un proceso normal ANTOCIANINA EN EL MAÍZ MORADO del metabolismo celular; sin embargo, la exposición a contaminantes ambientales, humo del tabaco y rayos La capacidad antioxidante se ref iere a la habilidad X pueden generar un exceso de estos (Sánchez-Valle y que tiene la molécula de captar el electrón desapareado Méndez-Sánchez, 2013). del orbital externo de los radicales libres, disminuyendo Cabe señalar, que el incremento de las sustancias el estrés oxidativo, es decir, disminuyendo la cantidad reactivas permite la oxidación de biomoléculas de especies oxidantes como las especies reactivas de importantes en el organismo como las proteínas, oxígeno (EROs) y las especies reactivas del nitrógeno lípidos, carbohidratos y ácido desoxirribonucleico (RNS). Las EROs son típicamente producidas en (ADN), generando la oxidación degenerativa de un el citosol, mitocondrias, peroxisomas, retículo tejido vivo y da lugar a diferentes patologías como las endoplasmático, membrana plasmática y lisosomas; enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas, mientras que el RNS es producido en el metabolismo mal del Parkinson, cáncer, tumores, entre otros de los aminoácidos (Meo et al., 2016). La producción (Sánchez-Valle y Méndez-Sánchez, 2013). 8 TERRA LATINOAMERICANA VOLUMEN 39, 2021. e808 Cuadro 4. Comparación de la cantidad de cianidina-3-glucosido (C3G) en las diferentes técnicas no convencionales usadas en el proceso extractivo. Table 4. Comparison of the amount of cyanidine-3-glucoside (C3G) in the different no-conventional techniques used in the extraction process. Técnica Razas de maíz Parámetros C3G Literatura citada μg g-1 Ultrasonido Ceratina 1:20 (g mL-1 de etanol al 50%), 20 KHz, 30 min a 60 °C 219.3 Muangrat et al. (2017) -1 Calentamiento óhmico LPSC901 1:20 (g mL de agua), 5 min a 25 °C, 50 Hz, 100 V, 3.1 Piyapanrungrueang et al. 4 cm (2016) Microondas ni 1:20 (g/1.5 M HCl 95% y etanol 15:85 v/v), 10 min a 25 °C, 400 W 1.4 Yang y Zhai (2010) Proporción solido: líquido no especificado. Fluido -1 Fluido supercrítico ni supercrítico de CO2 (1.7 g min , 90-100 min, 400 bars), después etanol (0.4 g min-1, 150-200 min) y agua 54.6 Monroy et al. (2016) (0.5 g min-1, 390-480 min) Alta presión isostática ni 1:7,5 (g mL-1 de buffer fosfato a pH 3), 15 min a 25 °C, 1.4 Itthisoponkul et al. (2018) 200 Mpa ni = no identificado. Fuente: Elaborada por el autor. ni = not identified. Source: Prepared by the author. Actividad Antioxidante in-vitro de 28.9 μg mL-1 expresado como una concentración media efectiva (EC50); mientras que para los extractos Los extractos del maíz morado muestran de las plantas ratania y uña de gato fue de 10.5 y resultados positivos tras ser evaluados mediante los 12.1 μg mL-1, respectivamente. diferentes ensayos químicos in-vitro, tales como DPPH Existen varios reportes sobre la actividad (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo), ABTS (Ácido 2,2´-azino- antioxidante de maíz morado usado en los diferentes bis-(3-etilbenzotiazolin-6-sulfonico), APPH (2,2´-azo- cultivares del Perú por la técnica DPPH, mostrados en bis-(2-amidinopropano), dihidrocloruro), ORAC el Cuadro 2. Por otro lado, se han realizado análisis (Oxigen radical absorbance capacity), FRAP (Ferric ion con otras técnicas como TEAC, radical superóxido reducing antioxidan power), TEAC (Trolox equivalent e hidroxilo de un extracto del maíz morado con la antioxidant capacity), entre otros (Duangkhamchan y técnica de maceración usando una mezcla de etanol y Siriamornpun, 2015; Ramos-Escudero et al., 2012b; agua en una relación 7:3 durante 4 días a temperatura Vayupharp y Laksanalamai, 2015). ambiente, encontrando que la concentración efectiva El método más utilizado a través de los años es media (EC50) de la actividad antioxidante fue de 0.18, el DPPH, y su actividad de las antocianinas del maíz ˃200 y 35 μg mL-1, respectivamente (Doroteo et al., morado está directamente relacionada con la cantidad 2013). de compuestos bioactivos, es decir polifenoles, flavonoides, antocianinas, los cuales tienen un efecto en Actividad Antioxidante en un Sistema ex-vivo e la metodología de extracción, raza o variedad mejorada in-vivo y lugar de siembra de la parte agronómica (Khampas et al., 2015; Lao et al., 2017). Se ha encontrado que El efecto de los extractos del maíz morado se ha la actividad antioxidante de los extractos del maíz estudiado en un sistema celular como antioxidante morado es superior a otras plantas como lo menciona en órganos de ratones con un tratamiento de H2O2 a Doroteo et al. (2013) quienes muestran que la actividad un riñón, hígado o cerebro (Lao et al., 2017; Ramos- antioxidante de las antocianinas del maíz morado fue Escudero et al., 2012b). La presencia del compuesto RABANAL Y MEDINA. ANÁLISIS DE ANTOCIANINAS EN EL MAÍZ MORADO DEL PERÚ 9 malondialdehido (MDA) sirve como un indicador de ACTIVIDADES BIOLÓGICAS DE LAS una lesión oxidativa celular de la membrana celular ANTOCIANINAS DEL MAÍZ MORADO después de aplicar el H2O2. Cuando los órganos mostraron niveles bajos de MDA y fueron tratados con En la sección anterior, se ha descripto a las extractos del maíz morado, los niveles de las enzimas antocianinas provenientes del maíz morado como un antioxidantes superóxido dismutasa (SOD), catalasa poderoso antioxidante, pero también tiene una amplia y el peróxido total en el organismo incrementaron actividad biológica como por ejemplo, tienen un efecto (Lao et al., 2017; Ramos-Escudero et al., 2012b). Estás benéf ico en la obesidad, reconociendo a los receptores enzimas tienen la capacidad de inhibir a las especies que provocan la sobre nutrición, pudiendo activar los reactivas y prevenir el daño en la oxidación en las factores de transcripción como NF-κB, IRF-3 y AP-1 células. También en el estudio de Ramos-Escudero et al. para la translocación en el núcleo y enlazarse a la (2012a) mencionan que hay compuestos funcionales del región a promover los genes target (Lee et al., 2017), maíz morado que estimulan la secreción de enzimas tal como se muestra en la Figura 3. antioxidantes que reducen el daño oxidativo causado Las antocianinas han sido muy estudiadas por por los radicales libres. sus propiedades anticancerígenas, así como por sus Zhang et al. (2014), mostraron que extractos del propiedades angiogénesis. La angiogénesis es un maíz morado tienen un efecto en el daño oxidativo en proceso importante para el desarrollo del cáncer, el hígado y riñón de ratas. En este trabajo, primero se ya que se puede dar la transición de un tumor de les indujo un stress oxidativo con fluoruro, produciendo un estado benigno a uno maligno. Para prevenir el células inflamadas, MDA altos en el suero y tejidos cáncer, la angiogénesis es un proceso que impide la hepáticos. Los niveles de las enzimas antioxidantes formación de nuevos vasos sanguíneos que inhiben la SOD y glutatión peroxidasa, usando los extractos del presencia del oxígeno en las células tumorales (Khoo maíz morado, fueron signif icativamente más altas et al., 2017). Kang et al. (2013), han encontrado que que del grupo en donde solo se utilizó fluoruro. Este extractos ricos en antocianinas del maíz morado tienen resultado sugiere que los extractos del maíz morado un efecto angiogénesis disminuyendo la expresión del dados en la dieta de las ratas pueden disminuir los daños tejido endotelial de un factor de crecimiento vascular oxidativos inducidos por el fluoruro, incrementando la endotelial (VEGF) en un sistema ex-vivo, el cual es uno capacidad antioxidante en el hígado y riñón de las ratas. de los más potentes agentes activantes. Estimulo extracelular (sobrenutrición) Antocianinas Adipocito Activación Citoplasma Translocación Núcleo Citoquina inflamatoria Figura 3. Efecto benéfico de las antocianinas en la obesidad. Fuente: Adaptado de Lee et al., 2017. Figure 3. Beneficial effect of anthocyanins on obesity. Source: Adapted of Lee et al., 2017. 10 TERRA LATINOAMERICANA VOLUMEN 39, 2021. e808 Se ha encontrado que los extractos de al esófago, colón, pulmón, próstata, piel, tumor, las antocianinas también tienen propiedades diabetes, obesidad e inflamaciones. Estos compuestos anticancerígenas contra el esófago, colón, pulmón, mejoran la visión, el sistema cardiovascular, así próstata, piel (Khoo et al., 2017; Lao et al., 2017) y como también tienen propiedades angiogénesis, entre antimutágeno (Lao et al., 2017). Por ejemplo, en un otras, atribuidas a su alto poder antioxidante de las extracto de las antocianinas del maíz morado como antocianinas del maíz morado. antimutágeno obtuvo un IC50 de 95.2 μg de ácido clorogénico plato-1 y que su efecto principal fue en DECLARACIÓN DE ÉTICA el mecanismo de bloqueo S-9 (Pedreschi y Cisneros- Zevallos, 2006). No aplicable. Los autores Long et al. (2013) han evaluado las propiedades anticancerígenas del cáncer de mama CONSENTIMIENTO PARA PUBLICACIÓN y próstata en un nivel in–vitro e in-vivo. Las ratas para el adenocarcinoma de la glándula prostática, No aplicable. tras consumir los extractos antociánicos, presentaron niveles bajos del adenocarcinoma y porcentajes altos DISPONIBILIDAD DE DATOS de neoplasia intraepitelial en grado bajo Se ha mostrado que las antocianinas también Todos los datos analizados durante este estudio se tienen otras características benéf icas para la salud, por incluyen en este artículo de revisión. ejemplo, ayudan en la visión disminuyendo la opacidad del lente junto con niveles más bajos de malonaldehído CONFLICTO DE INTERESES y en el sistema cardiovascular se realizaron análisis con pollos que consumieron el maíz morado, los Los autores declaran que no tienen intereses de cuales mostraron signif icativamente menores pesos competencia. del corazón y grasas abdominales comparados con los pollos que comieron maíz amarillo (Amnueysit et al., FONDOS 2010). Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA). CONCLUSIONES CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES - La cantidad y tipo de antocianinas que provienen de los diversos cultivares de maíz morado en el Perú Metodología, el análisis de la investigación, dependen del método de extracción que involucran escritura de la preparación del borrado original: M.R.A. factores como el solvente, la temperatura, el pH, el Revisión del trabajo experimental, apoyo del material tiempo de agitación, la concentración del solvente y bibliográf ico y revisión de la publicación: A.M.H. la relación masa-solvente usadas tanto en tecnologías clásicas como en emergentes. Se pref iere la tecnología clásica por el bajo costo de producción y mantenimiento, AGRADECIMIENTOS siendo las condiciones óptimas para el proceso de extracción de 1 g de muestra con 15 mL de agua en Se agradece al Instituto Nacional de Innovación agitación constante durante 15 min a 90 ºC. Cabe Agraria (INIA) y a la Universidad Nacional Mayor de señalar, que se podrían utilizar técnicas emergentes, San Marcos. conservando su aporte nutricional y sus características organolépticas, como ultrasonido, microondas, alta LITERATURA CITADA presión isostática y fluidos supercríticos. Aguilera, M., M. Reza, R. Chew y J. Meza. 2011. Propiedades - También se han descrito numerosos estudios de funcionales de las antocianinas. BIOtecnia 8: 16-22. las antocianinas en un sistema in-vitro y en cultivos Amnueysit, P., T. Tatakul, N. Chalermsan, and K. Amnueysit. 2010. celulares en diferentes actividades biológicas, pudiendo Effects of purple f ield corn anthocyanins on broiler heart prevenir diversas enfermedades incluyendo el cáncer weight. As. J. Food Agro-Ind. 3: 319-327. RABANAL Y MEDINA. ANÁLISIS DE ANTOCIANINAS EN EL MAÍZ MORADO DEL PERÚ 11 Azmir, J., I. S. M. Zaidul, M. M. Rahman, K. M. Sharif, A. Khampas, S., K. Lertrat, K. Lomthaisong, S. Simla, and B. Suriharn. Mohamed, F. Sahena, M. H. A. Jahurul, K. Ghafoor, N. A. N. 2015. Effect of location, genotype and their interactions for Norulaini, and A. K. M. Omar. 2013. A review: Techniques anthocyanins and antioxidant activities of purple waxy corn for extraction of bioactive compounds from plant materials. cob. Turkish J. Field Crops 20: 15-23. J. Food Eng. 117: 426-436. doi: https://doi.org/10.1016/j. Khoo, H. E., A. Azlan, S. T. Tang, and S. M. Lim. 2017. jfoodeng.2013.01.014. Anthocyanidins and anthocyanins: colored pigments as Barba, F. J., N. S. Terefe, R. Buckow, D. Knorr, and V. Orlien. 2015. food, pharmaceutical ingredients, and potential health New opportunities and perspectives of high-pressure treatment benef its. Review. Food Nutr. Res. 61 (1361779): 1-21. doi: improve health and safety attributes of foods. Food Res. Int. 77: 10.1080/16546628.2017.1361779. 725-742. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2015.05.015. Lao, F., T. Sigurdson, and M. Giusti. 2017. Health benef its of purple Bueno, J. M., P. Sáez-Plaza, F. Ramos-Escudero, A. M. Jiménez, corn (Zea mays L.) phenolic compounds. Compr. Rev. Food. R. Fett, and A. G. Asuero. 2012. Analysis and antioxidant Sci. Food Saf. 16: 234-246. doi: https://doi.org/10.1111/1541- capacity of anthocyanin pigments. Part II: Chemical structure, 4337.12249. color, and intake of anthocyanins. Crit. Rev. Anal. Chem. 42: Lee, Y. M., Y. Yoon, H. Yoon, H. M. Park., S. Song, and K. J. Yeurn. 126-151. https://doi.org/10.1080/10408347.2011.632314. 2017. Dietary anthocyanins against obesity and inflammation. Castañeda-Sánchez, A. y J. A. Guerrero-Beltrán. 2015. Pigmentos Nutrients 9 (1089): 1-14. doi: https://doi.org/10.3390/ en frutas y hortalizas rojas: antocianinas. Tsia 9: 25-33. nu9101089. Ccaccya, A. M., M. Soberón e I. Arnao. 2019. Estudio comparativo Long, N., S. Suzuki, S. Sato, A. Naiki-Ito, K. Sakatani, T. Shirai, del contenido de compuestos bioactivos y cianidina-3- and S. Takahashi. 2013. Purple corn color inhibition of prostate glucósido del maíz morado (Zea mays L.) de tres regiones carcinogenesis by targeting cell growth pathways. Cancer Sci. del Perú. Rev. Soc. Quím. Perú 85: 206-215. doi: https://doi. 104: 298-303. doi: https://doi.org/10.1111/cas.12078. org/10.37761/rsqp.v85i2.78. Manrique Chávez, A. 1997. El maíz en el Perú. CONCYTEC. Chatham, L. A., M. Paulsmeyer, and J. A. Juvic. 2019. Prospects Lima, Perú. for economical natural colorants: Insights from maize. Theor. Meo, S. di, T. T. Reed, P. Venditti, and V. M. Manuel. 2016. Role Appl. Genet. 132: 2927-2946. doi: https://doi.org/10.1007/ of ROS and RNS sources in physiological and pathological s00122-019-03414-0. conditions. Oxid. Med. Cell. Longev. 2016: 1-44. doi: https:// Chen, L., M. Yang, H. Mou, and Q. Kong. 20 16. Ultrasound- doi.org/10.1155/2016/1245049. assisted extraction and characterization of anthocyanins from Monroy, Y., R. Rodrigues, A. Sartoratto, and F. Cabral. 2016. purple corn bran. J. Food Process. Preserv. 42 (e13377): 1-7. Optimization of the extraction of phenolic compounds from doi: https://doi.org/10.1111/jfpp.13377. purple corn cob (Zea Mays L.) by sequential extraction using Cristianini, M. and J. S. Guillén. 2020. Extraction of bioactive supercritical carbon dioxide, ethanol and water as solvents. compounds from purple corn using emerging technologies: J. Supercrit. Fluids 116: 10-19. doi: https://doi.org/10.1016/j. A review. J. Food Sci. 85: 862-869. doi: https://doi. supflu.2016.04.011. org/10.1111/1750-3841.15074. Muangrat, R., I. Pongsirikul, and P. Blanco. 2017. Ultrasound Cuesta-Parra, D. M. y F. Correa-Mahecha. 2018. Obtención de assisted extraction of anthocyanins and total phenolic fenoles a partir de granos verdes de café. Rev. Ion 31: 31-35. compounds from dried cob of purple waxy corn using response doi: http://dx.doi.org/10.18273/revion.v31n1-2018005. surface methodology. J. Food Process. Preserv. 42 (e13447): Doroteo, V. H., C. Díaz, C. Terry y R. Rojas. 2013. Compuestos 1-11. doi: https://doi.org/10.1111/jfpp.13447. fenólicos y actividades antioxidantes in vitro de 6 plantas Pedraza, M., G. Idrogo y S. Pedraza. 2017. Densidad de siembra peruanas. Rev. Soc. Quím. Perú 79: 13-20. y comportamiento agronómico de tres razas de maíz morado Duangkhamchan, W. and S. Siriamornpun. 2015. Quality (Zea mays L.). Rev. ECIPerú 14: 20-40. doi: https://doi. attributes and anthocyanin content of rice coated by purple- org/10.33017/RevECIPeru2017.0003/. corn cob extract as affected by coating conditions. Food Pedreschi, R. y L. Cisneros-Zevallos. 2006. Antimutagenic and Bioprod. Process. 96: 171-179. doi: https://doi.org/10.1016/j. antioxidant properties of phenolic fractions from Andean fbp.2015.07.012. purple corn (Zea mays L.). J. Agric. Food Chem. 54: 4557- Gorriti, A., F. Quispe, J. Arroyo, A. Córdova, B. Jurado, I. Santiago 4567. doi: https://doi.org/10.1021/jf0531050. y E. Taype. 2009. Extracción de antocianinas de las corontas Pinedo T., R., G. Rodríguez y N. Valverde. 2017. Niveles de de Zea mays L. “Maíz Morado”. Cienc. Invest. 12: 64-74. fertilización en dos razas de maíz morado (Zea mays L.) en la Guillén-Sánchez, J., S. Mori-Arismendi y L. M. Paucar-Menacho. localidad de Canaán-Ayacucho. Aporte Santiaguino 10: 39-50. 2014. Características y propiedades funcionales del maíz Zea mays doi: https://doi.org/10.32911/as.2017.v10.n1.181.morado ( L.) var. Subnigroviolaceo. Sci. Agropec. 5: 211-217. Piyapanrungrueang, W., W. Chantrapornchai, V. Haruthaithanasan, Itthisoponkul, T., P. Naknan, S. Prompun, and K. Kasemwong. U. Sukatta, and C. Aekatasanawan. 2016. Comparison of 2018. Evaluation of high-pressure treatment for improvement anthocyanin extraction methods from high anthocyanin purple of physicochemical and functional qualities in purple corn corn cob Hybrid: KPSC 901, and quality of the extract powder. cobs. Int. Food Res. J. 25: 246-253. J. Food Process. Preserv. 40: 1125-1133. doi: https://doi. Kang, M. K., S. S. Lim, J. Y. Lee, K. M. Yeo, and Y. H. Kang. org/10.1111/jfpp.12693. 2013. Anthocyanin-rich purple corn extracts inhibits diabetes- Quevedo W., S. 2013. Maíz blanco urubamba (Blanco gigante associated glomerular angiogenesis. PLoS One 8: 1-10. doi: Cusco). Manual técnico no. 13: Instituto Nacional de https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079823. Innovación Agraria (INIA). Cusco, Perú. 12 TERRA LATINOAMERICANA VOLUMEN 39, 2021. e808 Quispe, C. y J. Chura. 2018. Línea de base de la diversidad Turturica, M., A. M. Oancea, G. Rapeanu, and G. Bahrimg. genética del maíz peruano con f ines de bioseguridad. Manual. 2015. Anthocyanins: Naturally occurring fruit pigments with Ministerio del ambiente. Lima, Perú. ISBN: 978-612-4174- functional properties. Annals of the University Dunarea de Jos 31-5. of Galati. Fascicle VI: Food Technol. 39: 9-24. Quispe J., F., K. Arroyo y A. Gorriti. 2011. Características Vayupharp, B. and V. Laksanalamai. 2015. Antioxidant properties morfológicas y químicas de 3 cultivares de maíz morado (Zea and color stability of anthocyanin purif ied extracts from thai mays L.) en Arequipa-Perú. Rev. Soc. Quím. Perú 77: 205-217. waxy purple corn cob. J. Food Nutr. Sci. 3: 629-636. doi: Ramos-Escudero, F., M. L. González-Miret, and A. García-Asuero. https://doi.org/10.12691/jfnr-3-10-2. . 2012a. Effect of various extractions systems on the antioxidant Yang, Z. and W. Zhai. 2010. Optimization of microwave-assisted activity kinetic and color of extracts from purple corn. Vitae extraction of anthocyanins from purple corn (Zea mays L.) 19: 41-48. cob and identif ication with HPLC-MS. Innov. Food Sci. Ramos-Escudero, F., A. M. Muñoz, C. Alvarado-Ortız, A. Alvarado, Emerg. Technol. 11: 470-476. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j. and J. A. Yáñez. 2012b. Purple corn (Zea mays L.) phenolic ifset.2010.03.003. compounds prof ile and its assessment as an agent against Yousuf, B., K. Gul, A. A. Wani, and P. Singh. 2016. Health benef its oxidative stress in isolated mouse organs. J. Med. Food 15: of Anthocyanins and their encapsulation for potential use in 206-215. doi: https://doi.org/10.1089/jmf.2010.0342. food systems: A review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 56: 2223- Sánchez-Valle, V. y N. Méndez-Sánchez. 2013. Estrés oxidativo, 2230. doi: https://doi.org/10.1080/10408398.2013.805316. antioxidantes y enfermedad. Rev. Invest. Biomédica 20: 161- Zhang, Z., B. Zhou, H. Wang, F. Wang, Y. Song, S. Liu, and S. Xi. 168. 2014. Maize purple plant pigment protects against fluoride- Somavat, P., Q. Li, E. González de Mejía, W. Liu, and V. Singh. induced oxidative damage of liver and kidney in rats. Int. J. 2016. Coproduct yield comparisons of purple, blue and yellow Environ. Res. Public Health 11: 1020-1033. doi: https://doi. dent corn for various milling processes. Ind. Crops Prod. 87: org/10.3390/ijerph110101020. 266-272. doi: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.04.062.