Original article

Variability of health and bioactive compounds in strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) cultivars grown under an Indian temperate ecosystem

Variabilité de composés bioactifs et de santé chez des cultivars de fraisier (Fragaria × ananassa Duch.) cultivés dans un écosystème tempéré indien

Variabilidad de compuestos bioactivos y de salud en los cultivares de de la fresa (Fragaria × ananassa Duch.) en un ecosistema templado de la India

Cent. Inst. Temp. Hortic., K.D. Farm, Old Air Field, P.O. Rangreth, 190007, Srinagar ( J&K), India
shivcith@gmail.com

^* Correspondence and reprints

Received: 12 July 2012
Accepted: 14 December 2012

Abstract

Introduction. Strawberry is rich in health as well as bioactive compounds, and benefits resulting from the use of natural products rich in bioactive substances are receiving increased interest from the pharmaceutical, food and cosmetic industries. Materials and methods. Twenty-two cultivars of strawberry (Fragaria ×  ananassa Duch.) grown under a temperate ecosystem were screened for ascorbic acid, phenolic compounds, flavonoids, anthocyanins and antioxidant activities (DPPH and FRAP assays). The phenolic content was measured by Folin-Ciocalteu reagent using gallic acid as the standard. Antioxidant activity was determined in terms of DPPH and FRAP assays and expressed as ascorbic acid equivalent. Total anthocyanins and total flavonoid content were determined using a colorimetric method. Titratable acidity (citric acid) was determined by the titration method. The average data of two years was analyzed using SAS 9.2 software. Results and discussion. Significant differences in the health and bioactive compounds were detected among the cultivars. The range of ascorbic acid of the tested samples was (51.03 to 89.40) mg·100 g^–1 fresh weight. Titratable acidity varied between 0.73% and 1.44%; however, total anthocyanins ranged between (28.24 and 43.32) mg cyanidin-3-glucoside Eq·100 g^–1 fresh weight. Total phenols varied from (380.10 to 888.10) mg gallic acid Eq·100 g^–1 and total flavonoids from (31.26 to 55.16) mg catechin Eq·100 g^–1. The total antioxidant activity ranged between (203.13 and 471.10) mg ascorbic acid Eq·100 g^–1 fresh weight for DPPH, and between (326.06 and 701.13) mg ascorbic acid Eq·100 g^–1 fresh weight for FRAP. Total phenols, DPPH and FRAP showed close association; however, PCA clearly categorized the selected cultivars into two broad groups. All of the diverse cultivars were clustered into two clusters which could be exploited for future qualitative breeding programs based on average cluster distance and can act as gene sources for making health foods. Conclusion. The importance of our findings would be significant for farmers, breeders, consumers and industries concerning food quality, disease prevention and healthcare.

Résumé

Introduction. La fraise est riche en substances bioactives et de santé ; les avantages découlant de l'utilisation de produits naturels riches en substances bioactives intéressent de plus en plus les industries pharmaceutiques, alimentaires et cosmétiques. Matériel et méthodes. Vingt-deux cultivars de fraisier (Fragaria × ananassa Duch.) cultivés sous écosystème tempéré ont été étudiés vis-à-vis de leur teneur en acide ascorbique, composés phénoliques, flavonoïdes, anthocyanes, activités antioxydantes (dosages de DPPH et FRAP). La teneur en phénols a été mesurée par le réactif Folin-Ciocalteau en utilisant l'acide gallique comme standard. L'activité antioxydante a été déterminée en fonction de tests DPPH et FRAP et exprimée en équivalent d'acide ascorbique. Les anthocyanes totaux et la teneur totale en flavonoïdes ont été déterminés en utilisant une méthode colorimétrique. L'acidité titrable (acide citrique) a été déterminée par titrage. Les données moyennes de deux ans ont été analysées à l’aide du logiciel SAS 9,2. Résultats et discussion. Des différences significatives de teneurs en composés bioactifs et de santé ont été détectées au sein des cultivars étudiés. Dans les échantillons testés, l’acide ascorbique a varié de (51,03 à 89,40) mg·100 g^–1 de matière fraîche (mf). L'acidité titrable a varié entre 0,73 % et 1,44 %, cependant la teneur en anthocyanes totaux a été de (28,24 à 43,32) mg Eq cyanidine-3-glucoside·100 g^–1 mf. Les phénols totaux ont varié de (380,10 à 888,10) mg Eq acide gallique·100 g^–1 mf et les flavonoïdes totaux, de (31,26 à 55,16) mg Eq catéchine·100 g^–1 mf. L'activité antioxydante totale a varié entre (203,13 et 471,10) mg Eq acide ascorbique·100 g^–1 mf pour DPPH, et entre (326,06 et 701,13) mg Eq acide ascorbique·100 g^–1 mf pour FRAP. Les phénols totaux, DPPH et FRAP ont révélé une étroite association, alors que l’ACP des cultivars sélectionnés a clairement isolé deux grands groupes. Tous les cultivars se sont regroupés en deux clusters qui pourraient être exploités à l’avenir dans un programme d’amélioration qualitative basée sur la distance moyenne entre les clusters ; ils pourraient être utilisés comme source de gènes favorables à l’obtention d'aliments de santé. Conclusion. Nos résultats pourraient être importants pour les agriculteurs, les éleveurs, les consommateurs et l'industrie concernés par la qualité des aliments, la prévention des maladies et les soins de santé.

Resumen

Introducción. La fresa es rica en sustancias bioactivas y saludables; las ventajas derivadas de la utilización de productos naturales ricos en sustancias bioactivas interesan cada vez más a la industria farmacéutica, alimenticia y cosmética. Material y métodos. Se estudiaron veintidós cultivares de fresa (Fragaria × ananassa Duch.) en un ecosistema templado según su contenido en ácido ascórbico, compuestos fenólicos, flavonoides, antocianinas, actividades antioxidantes (dosis de DPPH y FRAP). El contenido en fenoles se midió con el reactivo Folin-Ciocalteau usando ácido gálico como control. La actividad antioxidante se determinó con los ensayos DPPH y FRAP y se expresó con el equivalente de ácido ascórbico. El contenido en flavonoides y las antocianinas totales se determinaron con un método colorimétrico. La acidez valorable (ácido cítrico) se determinó mediante valoración. Las medias de los datos correspondientes a dos años se analizaron con la ayuda del programa SAS 9.2. Resultados y discusión. Se detectaron diferencias significativas en el contenido de compuestos bioactivos y de salud en los cultivares estudiados. En las muestras de estudio, el ácido ascórbico varió (51,03 a 89,40) mg·100 g^–1 de materia fresca (mf). La acidez valorable varió entre el 0,73% y el 1,44%, mientras que el contenido en antocianinas totales fue de (28.24 a 43.32) mg Eq cianidina-3-glucosida·100 g^–1 mf. Los fenoles totales variaron (380,10 a 888,10) mg Eq ácido gálico·100 g^–1 mf y los flavonoides totales (31,26 a 55,16) mg Eq catequina·100 g^–1 mf. La actividad antoxidante total varió (203,13 y 471,10) mg Eq ácido ascórbico·100 g^–1 mf en el caso del DPPH, y (326,06 a 701,13) mg Eq ácido ascórbico·100 g^–1 mf en el caso del FRAP. Los fenoles totales, el y DPPH el FRAP mostraron estar estrechamente ligados, mientras que el ACP de los cultivares seleccionados los divide claramente en dos grandes grupos. Todos los cultivares se agruparon en dos clusters que podrían explotarse en un futuro con un programa de mejora cualitativa basado en la distancia media entre dichos clusters; podrían utilizarse como fuente de genes favorables para la obtención de alimentos saludables. Conclusión. Nuestros resultados podrían ser relevantes para agricultores, ganaderos, consumidores e industrias que se preocupen por la calidad de los alimentos, la prevención de enfermedades y el cuidado de la salud.