EFECTO DEL SISTEMA DE DESHIDRATACIÓN
SOBRE EL CONTENIDO DE CAROTENOIDES
EXTRAÍDOS DE DOS VARIEDADES DEL
FRUTO DE Carica papaya
DEHIDRATATION SISTEM EFFECT ON THE CAROTENOIDS
QUANTITY EXTRACTED OF TOW VARIETIES OF Carica papaya
Iván Tapia C.
1
, Mauro Muñoz
1
& Tamara Fukalova F.
1
Palabras claves: Carotenoides totales, C. papaya,
deshidratación, fitonutrientes, provitaminas A.
Key words: C. papaya fruit, dehydration, phytonutrient,
provitamins A, total carotenoids.
RESUMEN
En Ecuador se ha incrementado la exportación de papaya debido a la demanda
internacional por este producto, esto permite dar paso a un aprovechamiento
integral de sus subproductos. La obtención de los carotenoides a partir de los
frutos de papaya es de gran importancia, pues el mercado de los colorantes na-
turales ha crecido vertiginosamente. Se ha realizado esta investigación para
11
1 Universidad Central del Ecuador (UCE), Quito, Ecuador (itapia@uce.edu.ec; mdms1992@gmail.com;
tfukalova@uce.edu.ec)
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Recibido: 30 septiembre 2018 / Aceptado: 6 diciembre 2018
DOI: 10.26807/ia.v7i1.94
evaluar el efecto de dos sistemas de deshidratación, como tratamiento previo
para la extracción de carotenoides y se ha trabajado con dos variedades de pa-
paya de mayor cultivo en este país. Se determinaron los carotenoides obtenidos
por espectrofotometría a 450 nm. La mayor cantidad extraída de b-carotenos
totales (5,87 ± 0,62 mg b-caroteno/100 g muestra seca) se obtuvo luego de apli-
car el método de liofilización para la variedad Sunrise Solo, mientras que para
la variedad Tainung los valores son menores (4,62 ± 0,28 mg b-caroteno/100 g
muestra seca). El sistema de deshidratación por liofilización es el mejor método
de tratamiento previo para la extracción de carotenoides en la variedad Sunrise
Solo, mientras que el secado en bandeja es óptimo para la variedad Tainung.
ABSTRACT
In Ecuador the papaya export has increased due to international demand for
this product. This gives way to an advantage of its by-products. The obtention
of carotenoids from papaya fruits is of great importance, so the dyes market has
grown vertiginous. This research has been carried out to evaluate two dehydra-
tion systems effect, as a pretreatment for carotenoids extraction and we have
worked with two papaya varieties of greater cultivation in this country. The ob-
tained carotenoids were determined by spectrophotometry at 450 nm. With ap-
plying the lyophilization method the highest amount extracted of total
b-carotenes (5.87 ± 0.62 mg b-carotene/100 g dry sample) was obtained from
the Sunrise Solo variety, while for the Tainung variety the values are minor (4.62
± 0.28 mg b-carotene / 100 g dry sample). The dehydration system by
lyophilization is the best pretreatment method for the extraction of carotenoids
in the Sunrise Solo variety, while the tray drying is optimal for the Tainung va-
riety.
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Los diferentes tipos de climas en
Ecuador permiten los cultivos de una
amplia variedad de los productos
hortofrutícolas. El fruto de papaya
(Carica papaya) es uno de ellos y se
puede encontrar durante todo el año
en los mercados. Es una de las frutas
más demandada dento y fuera del
país.
La investigación se sustenta en la re-
alidad de que Ecuador regionalmente
es un gran productor de frutos de pa-
paya. Esto puede dar paso a un apro-
vechamiento integral agregado a los
subproductos elaborados.
Dentro de los subproductos de inte-
rés se encuentran los carotenoides,
que poseen bondades nutricionales,
como son provitaminas A y antioxi-
dantes, asi como ser colorantes de
origen natural (Meléndez Martínez,
2007). La cantidad de carotenoides
varía considerablemente conforme
progresa la maduración vegetal y se
produce la pérdida de clorofila (Ma-
relli da Sousa, 2008), acumulando la
cantidad máxima en estado de ma-
durez adecuado.
De los carotenoides conocidos, solo
alrededor de 10 % tienen la actividad
como provitamina A, entre ellos es -
tán a-caroteno, b-caroteno y b-cryp -
toxantina (Badui, 2013). Al ser sustan-
cias biológicamente activas, cumplen
una función de beneficio para la
salud, al igual que los nutrientes
esenciales (Bruneton, 2001). Dentro
de este grupo, el b-caroteno es el más
activo: una molécula de este carote-
noide se convierte en el cuerpo hu-
mano en dos moléculas de vitamina
A (Martínez, 2003), contribuyendo a
reducir las incidencias de ciertas en-
fermedades crónicas y, por lo tanto,
son necesarios para una vida saluda-
ble (Redlich, 1999).
Asimismo, el mercado de los colo-
rantes naturales ha crecido vertigino-
samente y se espera que para el año
2020, represente una suma de 2,5 bi-
llones de dólares a nivel mundial
(Wood, 2016). En los últimos años, el
remplazo de los colorantes artificia-
les o sintéticos por aquellos que son
naturales, permite evidenciar un au-
mento en su demanda, proveer ali-
mentos con denominación GRAS, y
brindar una mayor confiabilidad a los
consumidores (U.S.FDA, 2016).
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INTRODUCCIÓN
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Los carotenoides son una fuente de
colorantes naturales (Bauerfeind,
1981) y constituyen una familia for-
mada por más de 700 compuestos,
que presentan colores amarillo, na-
ranja, rojo o púrpura. Dentro de esta
amplia familia, los b-carotenos pre-
sentes en los alimentos, se han rela-
cionado con la actividad anticance-
rígena, debido a su estructura de tipo
cis; además, el b-caroteno sintético
es de tipo trans y posee las mismas
características que el natural, a dife-
rencia que este aumenta el riesgo de
cáncer (Urango, 2009).
La papaya (Carica papaya L.) es una
planta frutal genuina del trópico, per-
tenece a la familia Caricáceae. Entre
los mayores exportadores de papaya,
se encuentra Ecuador, ocupando el
lugar séptimo a nivel mundial (TRA-
DEMAP, 2014). Dentro del Ecuador
se produce en las provincias Guayas,
Manabí, Los Ríos, Santo Domingo de
los Tsáchilas y Santa Elena. Existen al-
rededor de 3000 hectáreas cultiva-
das. Según el estudio de mercado
realizado (Figura 1), las variedades de
mayor cultivo son Sunrise Solo (ha-
waiana), Tainung (criolla, hibrido) y
Maradol (nacional) (Pro-Ecuador,
2015).
Se han reportado estudios acerca de
la relación entre el estado de la ma-
durez y el contenido de carotenoides
del fruto de C. papaya de variedad
Maradol, que es perceptible por un
incremento del color amarillo .
Figura 1. Variación porcentual
de los frutos de papaya
cultivados en Ecuador
La papaya es de consumo popular y
es un alimento con bondades nutri-
cionales. Debido a la exigencia cada
vez mayor de los consumidores por
sostener una alimentación sana, así
como el conocimineto de los benefi-
cios aportados por los carotenoides
vegetales que son provitaminas A y
su alta deficiencia en la población
ecuatoriana, se planteó el presente
trabajo de investigación.
Igualmente, el alto contenido de
agua en las frutas, cercano al 90%,
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hace que se deterioren con facilidad,
por lo cual la deshidratación es una
forma de preservar las frutas, así
como sus propiedades funcionales y
sensoriales (Eitenmiller, 2008). En
este estudio, se comparan dos méto-
dos de deshidratación por liofiliza-
ción y secado en bandeja, y la
influencia de los mismos en la canti-
dad de carotenoides obtenidos. Esta
investigación se orienta al estudio del
fruto de papaya, de dos variedades,
Sunrise Solo y Tainung, como fuentes
de pigmentos carotenoides y fitoali-
mentos.
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MATERIALES Y MÉTODOS
Preparación de las muestras
Los frutos de papaya fueron obteni-
dos de dos granjas productoras agrí-
colas de la provincia de Santo
Domingo de los Tsáchilas, Ecuador,
en el mes de junio de 2017. Se estu-
diaron dos variedades: 1) Variedad
Sunrise Solo, TERRASOLCORP S.A,
registro de cosecha Nº 12302, y 2)
Variedad Tainung, GREEN GARDEN,
con registro de cosecha Nº A1-7 (Fi-
gura 2). Una vez recibidos los frutos
cosechados, se almacenaron a una
temperatura entre 14-16 °C durante
15 días para su evolución completa,
hasta alcanzar el estado de madurez.
Se registró un cambio de coloración
del epicarpio y un ablandamiento de
la pulpa, que fue acompañado con la
aparición de aroma propio de los fru-
tos de C. papaya. Fueron analizados
cuatro frutos de cada variedad, en el
estado de maduración óptima para el
consumo.
Se realizó la medición de la firmeza
con un penetrómetro, Fruit Pressure
Tester FACCHINI, modelo FT-327
(Italia), con una punta de prueba de
acero inoxidable de 8 mm de diáme-
tro en varias zonas de cada unidad
experimental. La fuerza máxima (N)
fue registrada con 3 mm de penetra-
ción.
(a) (b)
Figura 2. Unidades experimentales:
frutos de C. papaya, (a) variedad
Sunrise Solo y (b) variedad Tainung
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Análisis físicos y químicos
En cada unidad experimental troce-
ada se determinó la humedad total y
la acidez titulable. El contenido de la
humedad total se determinó según el
método oficial internacional (AOAC,
1990), se pesaron aproximadamente
2 g de muestra y se secó a 105 °C
has a obtener el peso constante. La
acidez titulable fue calculada como
gramos de ácido cítrico/100 gramos
de muestra (% p/p) según el método
oficial (NOM-128-SFC-1998).
Procesos de deshidratación
La fruta de cada variedad fue lavada
con agua clorada. Una vez pelada
con cuchillo de acero inoxidable, se
cortó en dos mitades diametralmente
y cada pieza a su vez, en cuatro cor-
tes longitudinales, con el resultado
de 8 piezas simétricas por cada uni-
dad experimental. Luego, cada pieza
fue cortada en trozos de 1,00 ± 0,01
cm de espesor.
Se tomaron 100 gramos de pulpa de
frutos troceados y se sometieron a los
siguientes procesos de deshidrata-
ción: 1) Criocongelación a -80 °C por
24 horas con posterior liofilización
en equipo Liofilizador TESTAR Lyo-
ALFA 10-85; y 2) Secado en la estufa
eléctrica WSU modelo 400 con co-
rriente de aire circulante, a una tem-
peratura de 35 ± 1 °C durante 24
horas. Estos métodos se compararon
con los procesos de determinación
habituales (García Martínez, 2002).
Extracción de carotenoides totales
La masa obtenida de producto deshi-
dratado fue triturada y tamizada por
la malla nº 30 ASTM, de esta se pesó
con exactitud 2 g y se transfirió a un
equipo Soxhlet, para extracción de
los carotenoides, con 150 mL de he-
xano a temperatura de 55 °C. Se ve-
rificó la extracción completa cuando
dio resultado negativo a su presencia
con la prueba de Carr-Price. La con-
centración de los extractos se realizó
en un rotavapor SELECTA, modelo RS
3000-V a una temperatura de 30 ± 2
°C, a presión reducida, durante 15
minutos.
Análisis de carotenoides
Se preparó la disolución de 500 mg/L
b-caroteno (SIGMA-ALDRICH®) en
hexano, a partir de esta se prepararon
varias diluciones sucesivas, en un
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rango de 10 a 60 mg/L y se construyó
la curva de calibración.
Con los extractos reconstituidos en
hexano se realizaron las lecturas es-
pectrofotométricas con un equipo Va-
rianCary 50 BioUV-VIS, a 350-550
nm de longitud de onda y 23 °C de
temperatura. La concentración en-
contrada se expresó como carotenoi-
des totales por cada 100 g de muestra
seca. El contenido de equivalentes de
retinol (ER) en extractos apolares, se
cuantificó según el método AOAC
974.29 (45.1.02).
Se preparó la disolución 500 mg/L
patrón secundario b-caroteno (SIG -
MA- ALDRICH®) en cloroformo. A
partir de esta disolución se prepara-
ron varias diluciones sucesivas, en un
rango de 5 a 45 mg/L y se construyó
la curva de calibración.
Con los extractos reconstituidos en
cloroformo se realizaron las lecturas,
a 550-650 nm de longitud de onda y
la misma temperatura (1 ER = 6mg de
b-caroteno).
Análisis estadístico
En una primera fase, se caracterizó la
muestra determinando su peso, fir-
meza, humedad de la fruta y acidez
titulable. Se compararon los trata-
mientos mediante la prueba t. Luego
se estableció un diseño factorial A x
B, con cuatro réplicas (n=4) para el
estudio de los procesos de deshidra-
tación propuestos con cada variedad,
estos fueron comparados con el mé-
todo oficial AOAC para determina-
ción de humedad. En una segunda
fase, se aplicó un diseño factorial de
tres factores (A x B x C), en donde el
factor A corresponde al método de
deshidratación, el factor B, constituye
la variedad de C. papaya, y el factor
C representa las diferentes unidades
experimentales (frutos). Todo el aná-
lisis estadístico fue realizado usando
IBM SPSS Statistic, versión 20.
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RESULTADOS
Caracterización de las unidades ex-
perimentales
En la Tabla 1 se observa que la varie-
dad Sunrise Solo presenta el peso
promedio 1611,1 ± 30,1 g, mientras
que la variedad Tainung, para cuatro
determinaciones, tiene un peso pro-
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medio 6131,0 ± 73,5g (t = 12,26).
Esta variedad también muestra una
acidez titulable de 0,123 ± 0,014 g
de ácido cítrico/100 g de muestra,
que comparada con la acidez de Tai-
nung, cuyo valor promedio es 0,026
± 0,004 g de ácido cítrico/100 g de
muestra (t = 13,48), presenta una di-
ferencia altamente significativa para
ambos parámetros determinados.
En cuanto a la firmeza del fruto de las
dos variedades, no existe diferencia
significativa entre ambas (t = 2,11).
La variedad Sunrise Solo tiene prome-
dio 23,2 ± 0,4 (N), mientras que va-
riedad Tainung muestra un valor de
24,5 ± 0,9 (N).
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Tabla 1. Caracterización de las unidades experimentales
Unidades Masa (g) Acidez titulable Firmeza (N)
experimentales (%) *
S. Solo Tainung S. Solo Tainung S. Solo Tainung
1 1609,1 5586,4 0,130 0,028 23,2 25,5
2 1572,6 6193,3 0,139 0,030 22,6 24,2
3 1645,6 5594,2 0,108 0,021 23,5 23,0
4 1617,1 7150,2 0,116 0,025 23,5 25,2
PROMEDIOS 1611,1 6131,0 0,123 0,026 23,2 24,2
DESVIACIÓN 30,1 73,5 0,014 0,004 0,4 1,1
* Expresado como g Ácido cítrico /100 g muestra
Procesos de deshidratación de la
muestra
El sistema de deshidratación, como
refleja la Tabla 2, tiene un efecto sig-
nificativo en la cantidad de agua ex-
traída. El método de liofilización
arro ja valores de 82,97 ± 0,38 % y
83,36 ± 0,95 % para las variedades
Sunrise Solo y Tainung respectiva-
mente; además, con el método de se-
cado en bandeja se obtuvieron por-
centajes de 88,50 ± 0,49 % y 88,55
± 0,32 %. De estos resultados, el mé-
todo de secado en bandeja propor-
ciona valores más cercanos al método
oficial AOAC, para determina- ción
de humedad total. Asimismo, la Tabla
3 permite observar que el sistema de
deshidratación tiene un efec to alta-
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mente significativo, a diferencia de la
variedad de fruto.
Al observar la Tabla 4, se puede evi-
denciar que al usar el método de lio-
filización, como tratamiento previo a
la extracción, se obtienen mayores
cantidades de carotenoides totales
(5,87 mg de b-caroteno/100 g de
muestra seca) que con el método de
secado en bandeja para la variedad
Sunrise Solo (4,12 mg de b-caro-
teno/100 g de muestra seca), mien-
tras que para la variedad Tainung los
resultados son contrarios. Esta misma
tendencia se observa en el caso de
equivalentes de retinol (ER).
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Tabla 2. Influencia de los sistemas de deshidratación
sobre la cantidad de agua extraída (%)
FACTOR A (metodo de deshidratación)
FACTOR B
Liofilización
Secado
Humedad Total
variedad en bandeja
Sunrise Solo 82,49 88,01 89,39
83,02 88,14 88,56
83,41 88,88 90,34
82,95 88,97 89,99
Media 82,97 88,50 89,57
Desviación 0,38 0,49 0,78
Tainung 84,32 88,41 89,88
83,84 88,99 90,21
82,14 88,23 89,07
83,14 88,58 88,94
Media 83,36 88,55 89,53
Desviación 0,95 0,32 0,62
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Tabla 3. ANOVA de los resultados de evaluación de influencia
de sistemas de deshidratación sobre la cantidad de agua
Fuente de variación
Suma de
gl
Media
F Sig.
cuadrados cuadrática
A: Variedad 0,10666 1 0,10666 0,26915 0,61
B: Sistema de 188,137 2 94,0688 237,366 <0,00
deshidratación
AB: Interación 0,21100 2 0,10550 0,26622 0,77
Error 7,13345 18 0,39630
Total 195,58878 23
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Tabla 4. Contenido de carotenoides totales y equivalentes de retinol (RE)
SISTEMA SISTEMA
DE DESHIDRATACIÓN DE DESHIDRATACIÓN
VARIEDAD
UE *: FRUTOS
Concentración media Concentración media
MADUROS
(mg
b
-caroteno/100g (RE/100g muestra seca)
muestra seca)
Liofilización
Secado
Liofilización
Secado
en Bandeja en Bandeja
Solo sunrise S1 5,81 4,28 551,52 421,04
S2 6,60 3,15 670,15 446,57
S3 5,10 4,69 809,16 449,34
S4 5,98 4,35 897,70 691,28
Media
5,87 4,12 732,13 502,07
Desviación Estándar
0,62 0,67 152,54 126,79
T1 4,80 5,24 490,98 534,83
Tainung T2 4,61 4,73 519,11 697,38
T3 4,23 4,362 461,34 533,63
T4 4,83 6,20 535,30 858,40
Media
4,62 5,13 501,68 656,06
Desviación Estándar
0,28 0,80 32,54 155,29
* UE: unidad experimental
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La Figura 3 representa el comporta-
miento de los valores medios de la
cuantificación de equivalentes de re-
tinol (ER) en función de la variedad
de fruto y sistema de deshidratación,
se observa que el factor con mayor
influencia es el método de deshidra-
tación.
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DISCUSIÓN
Los cuatro frutos de dos variedades
de papaya obtenidos directamente de
los PyMes (pequeños y medianos
productores) ecuatorianos, mostraron
variaciones de dimensiones. Entre
estas variedades, Sunrise Solo tiene
un tamaño mucho menor que Tai-
nung, por lo que presenta un peso
menor. Esta diferencia corresponde a
la filogenia propia que se encuentra
dentro del rango característico para
cada variedad (Esteves, 2005).
En la caracterización de las unidades
experimentales en estado fresco, la
acidez titulable es representada por
los ácidos orgánicos, que influyen en
el sabor, color y estabilidad de los
frutos y coinciden para la variedad
Sunrise Solo con los obtenidos por
Figura 3. Barras de error de los valores medios
para la combinación de los factores A y B
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otros autores como (Fonseca, et.al.,
2003). Cabe indicar que los ácidos,
presentes en los frutos, pueden mos-
trar la existencia de una mayor o
menor actividad de antioxidante
(Umaña, 2011).
En caso de la firmeza, los resultados
obtenidos concuerdan con los resul-
tados logrados por otros autores, que
reportan la relación entre la firmeza
de la pulpa y la madurez de la fruta,
resaltando que las propiedades orga-
nolépticas más acentuadas se presen-
tan con los valores de firmeza inferio-
res a los 40 newtones (Santamaría Ba-
surto, 2009).
Según Lado (2015), los colores roji-
zos o anaranjados de la pulpa se atri-
buyen a los mayores niveles de
carotenoides totales de estructura cí-
clica, y especialmente licopeno que
es acíclico. En cambio, las coloracio-
nes amarillas indican la acumulación
de las xantofilas (Lado, 2015).
Al ser ambas variedades del estudio
de tonos rojizos, se ha evidenciado
con el análisis de los carotenoides
equivalentes a retinol, que la varie-
dad Sunrise Solo muestra la mayor
presencia del grupo de carotenoides
provitaminas A.
En relación con el contenido de la
humedad, entre dos sistemas de des-
hidratación se observa que el método
de secado en bandeja elimina mayor
cantidad de agua que el método de
liofilización. Los estudios realizados
al respecto demuestran que la tempe-
ratura y la velocidad de flujo de aire
influyen favorablemente sobre el ren-
dimiento de la cantidad de agua ex-
traída (Barbosa Cánovas, 2000). Al
mismo tiempo, en los estudios reali-
zados por Anguelova (2000), se de-
muestra que la liofilización, por
efectuarse a temperaturas y presiones
bajas, favorece la estabilidad química
de los pigmentos carotenoides.
Ambos sistemas de deshidratación tie
nen influencia sobre la concentración
de carotenoides a extraer y pueden
aplicarse satisfactoriamente para con -
seguir productos de alto valor comer-
cial, como colorantes naturales y
fitonutrientes con su actividad de
provitamina A. Junto a esta función,
se describe la capacidad antioxidante
como más representativa de los caro-
tenoides acíclicos y derivados oxige-
nados (Mínguez Mosquera, 2005), lo
que debería tomarse en cuenta para
mejorar los hábitos alimenticios, in-
cluyendo el fruto de papaya en la die-
ta diaria (Rodríguez-amaya, 1999).
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La importancia de los carotenoides
va más allá de su rol como función
de proporcionar un color atractivo,
adecuado, o reconocible como natu-
ral a un alimento.
Por tanto, cubriendo la dosis diaria
(550 mg ER/día) de este componente
bioactivo con la ingesta de los caro-
tenoides naturales, disminuiría efec-
tivamente las enfermedades crónicas
(Rao & Rao, 2007).
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CONCLUSIONES
Las dos variedades de fruto de C. pa-
paya son significativamente diferen-
tes en peso y en contenido de acidez
total, lo que está directamente rela-
cionado con la cinética de caroteno-
génesis a lo largo de la maduración
del fruto. La acumulación de carote-
noides se incrementa al alcanzar la
madurez fisiológica y madurez de
consumo.
Además, el sistema de deshidratación
por liofilización es el mejor método
de tratamiento previo para la extrac-
ción de carotenoides en la variedad
Sunrise Solo, mientras que el secado
en bandeja es óptimo para la varie-
dad Tainung.
Los análisis de la cuantificación de
carotenoides extraídos del fruto de C.
papaya procesados por dos métodos
de deshidratación, indican que la va-
riedad Sunrise Solo tiene mayor pro-
porción del grupo de carotenoides
precursores de vitamina A que la va-
riedad Tainung. Los valores indica-
dos, junto con los valores de carote-
noides totales, muestran que las dos
variedades del fruto de C. papaya son
una fuente potencial de carotenoides
naturales. Estos pueden ser una alter-
nativa a los colorantes sintéticos en
cosmética e industria farmacéutica,
así como aditivos alimenticios, pues
aportan la actividad provitaminas A
en la dieta humana actuando como
fitonutrientes y fitoalimentos.
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