Aplicaciones de la resonancia magnética nuclear al estudio del perfil metabólico en tomates

Abstract

Almería es una de las provincias de España con mayor producción y comercialización de tomate fresco destinado tanto al mercado nacional como a la exportación. La excepcional calidad de algunas de las variedades de tomate cultivadas en Almería, denominadas ¿tomates sabor¿, es el resultado del efecto de una combinación de condiciones únicas relacionadas con el entorno geográfico (clima, agua y suelo salino) sobre el contenido metabólico del fruto. Este último determina las propiedades organolépticas y nutricionales de los tomates y es accesible a través de técnicas de resonancia magnética nuclear (RMN). El propósito del trabajo realizado en esta Memoria es poner de manifiesto el potencial de la RMN, y en particular de la técnica HR-MAS, para la obtención de información metabólica que ayude a establecer modelos adecuados para la discriminación de tomates de alta calidad organoléptica, tanto por origen geográfico como por variedad. La presente Tesis se estructura en seis capítulos de los cuales el primero sirve para introducir los objetivos a desarrollar. El segundo capítulo, de antecedentes, es una revisión general que engloba diferentes aspectos relacionados con el estudio del tomate. En primer lugar se habla de la importancia del fruto del tomate en la actualidad, para continuar con la exposición del análisis fisiológico del mismo, en el que se incluye su estructura y proceso de maduración. Posteriormente se describen, de una forma más desarrollada, los metabolitos que constituyen el perfil metabólico del tomate. Finalmente, se exponen los criterios generales de clasificación de variedades así como una breve explicación de las características más notables de las empleadas en este trabajo. En el capitulo tres se presentan los resultados obtenidos en el estudio mediante RMN de líquidos determinándose, en primer lugar, la mejor metodología de medida para muestras de tomate. Se han analizado aspectos tales como diferentes secuencias de eliminación de disolventes aplicadas en distintos tubos de RMN y sondas de medida. Una vez establecidas las condiciones experimentales óptimas se procede a analizar el fruto de tomate de la variedad Zayno, tanto a partir del propio jugo como de extractos obtenidos por tratamiento en ultrasonidos de una muestra liofilizada con diferentes disolventes orgánicos y/o agua. Los resultados obtenidos en el proceso de extracción se han relacionado con características intrínsecas del disolvente, en concreto, los parámetros de solubilidad de Hansen y la hidrofobicidad, estimada a partir del logaritmo del coeficiente de reparto (log P). En el capítulo cuatro se mantienen las pautas de trabajo del capítulo anterior, con la diferencia de que la caracterización metabólica de las muestras se lleva a cabo mediante RMN de semisólidos empleando una sonda HR-MAS. Una vez establecidas las condiciones óptimas de medida se discuten, tomando una vez más la variedad Zayno como modelo, los espectros correspondientes a distintas partes de un mismo fruto (piel, pulpa, semillas), así como los obtenidos para tomates en diferente grado de maduración. Los experimentos de RMN mono y dimensionales, evidencian claramente la existencia de diferencias en el contenido de metabolitos, en función tanto del estado de maduración como de la parte del fruto analizada, siendo las semillas las que mayores diferencias presentan con respecto a la piel y la pulpa. Asimismo, se estudia el efecto que la utilización de distintos disolventes tiene sobre la movilización en el rotor, de los metabolitos presentes en el fruto del tomate. La obtención de los perfiles metabólicos se establece en el capítulo cinco. Para ello se lleva a cabo el tratamiento estadístico de los datos extraídos a partir de una amplia serie de espectros, adquiridos sobre frutos de tomate de las variedades comerciales Raf, Rambo y Zayno en tres estados de maduración diferentes, y de muestras de piel y pulpa de tomates Zayno. En primer lugar se realiza un análisis de componentes principales (PCA) con objeto de obtener información global de las diferencias metabólicas entre la piel y la pulpa, así como del efecto de la maduración sobre el contenido metabólico de las variedades seleccionadas, estudiadas separadamente. Posteriormente, se realiza un estudio conjunto de dichas variedades mediante una combinación de PCA y el análisis de los datos de integración de una serie de señales seleccionadas (ASA, ¿Assigned Signal Analysis¿). El objetivo es comprobar si la metodología permite distinguir entre variedades de tomate sabor en función de su contenido metabólico. Para finalizar, se desarrolla un modelo de clasificación mediante regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS-DA) para frutos en estado de maduración verde, en el que se incluye además de las variedades mencionadas, los tomates no comerciales conocidos con el nombre 6006. Finalmente, el capítulo seis recoge los procedimientos generales de optimización de secuencias, recolección de tomates y métodos de preparación de muestras. Igualmente, se indica la metodología seguida en el análisis estadístico y el software empleado para ello.