Alcaloides totales en 49 ecotipos de tarwi (Lupinus mutabilis) (amargos y desamargados) explorados por métodos cuantitativos (GC-FID) y cualitativos (FT-IR)

Abstract

El tarwi (Lupinus mutabilis Sweet) es un alimento atractivo para el consumo doméstico e industrial por sus características de alto contenido en proteína (35.5 – 47.8 %) y en aceites (16.9 – 18.9 %), por el tamaño grande de sus semillas y por el favorecimiento en el mantenimiento de los suelos durante su cultivo. Sin embargo, su uso está limitado por el contenido de alcaloides quinolizidínicos (~ 3.3 %) que le otorgan sabor amargo y efectos tóxicos sobre la salud humana. Con el objetivo de explorar la biodiversidad en el contenido de alcaloides totales y evaluar si el método de desamargado acuoso logra un contenido de alcaloides residuales al nivel seguro de consumo (máximo 0.02 % b.s.), se exploró la extracción química y cromatografía de gases como técnica tradicional para la cuantificación de alcaloides, y con el objetivo de introducir una técnica de mayor practicidad se exploró la espectroscopia de infrarrojo medio transformada de Fourier (FT-MIR) (usando equipo portátil y de mesa) junto con métodos quimiométricos, para el análisis de discriminación entre tarwi amargo y desamargado (clasificación SIMCA) y para el análisis de predicción del contenido de alcaloides en tarwi (calibración PLS). Se obtuvo en 49 ecotipos cultivados en Perú valores de referencia de alcaloides totales y residuales de 3.6 y 0.031 % (b.s.) respectivamente con la técnica tradicional. Respecto al análisis quimiométrico se obtuvo una clasificación excelente con distancia entre clases de 10.7 (portátil) y 32.9 (mesa), y una calibración promedio con error estándar del 0.8508 % (portátil) y 0.7911 % (mesa) y con coeficiente de correlación 0.8749 (portátil) y 0.8997 (mesa). Debido a la eficiencia lograda se puede seguir explorando la espectroscopia FT-MIR en relación con alcaloides, cuya principal ventaja es su rapidez de medición (2 a 5 segundos) y que se realiza a partir de la harina del tarwi.

Tarwi (Lupinus mutabilis Sweet) is an attractive food for domestic and industrial consumption for its characteristics of high content of protein (35.5 – 47.8 %) and oil (16.9 – 18.9 %), due to the large size of its seeds and for favoring maintenance of soils during its cultivation. However, its use is limited by the content of quinolizidine alkaloids (~ 3.3 %) that give it a bitter taste and toxic effects on human health. In order to explore the biodiversity in the content of total alkaloids and evaluate if the aqueous debittering method achieves a content of residual alkaloids at the safe level of consumption (maximum 0.02 % d.m.), chemical extraction and gas chromatography was explored as a traditional alkaloid quantification technique, and with the aim of introducing a more practical technique, Fourier transformed mid-infrared spectroscopy (FT-MIR) was explored (using portable and tabletop equipment) with chemometric methods, for discrimination analysis between bitter and debittered tarwi (SIMCA classification) and for prediction analysis of alkaloid content in tarwi (PLS calibration. Reference values of total and residual alkaloids of 3.6 and 0.031% (d.m.) respectively were obtained in 49 ecotypes cultivated in Peru with the traditional technique. With reference to the chemometric analysis, an excellent classification was obtained with a distance between classes of 10.7 (portable) and 32.9 (table), and an average calibration with a standard error of 0.8508% (portable) and 0.7911% (table) and with a correlation coefficient of 0.8749 (portable) and 0.8997 (table). As a result of the efficiency achieved, FT-MIR spectroscopy can continue to be explored in relation to alkaloids, whose main advantage is its speed of measurement (2 to 5 seconds) and that is made from tarwi flour.