Comportamiento de maqui silvestre (Aristotelia chilensis (Mol.) Stuntz; Elaeocarpaceae): manejo de canopia y compuestos bioactivos en frutos.

Abstract

Maqui (Aristotelia chilensis (Mol.) Stuntz; Elaeocarpaceae), especie endémica de Chile y Argentina. Se presenta en bosques denominados “macales” que corresponden a agrupaciones densas monoespecíficas. Sus frutos son considerados un producto forestal no maderero (PFNM) que ha experimentado un aumento sostenido en el consumo de éstos por parte de la sociedad. La especie presenta una reconocida plasticidad morfológica y fisiológica, que le permite adaptarse a diferentes condiciones edafoclimáticas. El maqui destaca por su alto contenido de polifenoles, antocianinas (delfinidinas y cianidinas), flavonoides, taninos y alcaloides, con potencial uso nutrifuncional, medicinal y aromático. Las concentraciones de compuestos bioactivos pueden variar entre plantas de la misma especie ubicadas en diferentes zonas geográficas, debido a que éstas los sintetizan para protegerse del estrés oxidativo producido a consecuencia de los factores ambientales, que, bajo ciertas condiciones, las afectan. Los macales silvestres son objeto de una fuerte presión antrópica siendo recolectados intensivamente, representando una amenaza a su producción. Usualmente, la cosecha de maqui se realiza mediante cortes o quiebres de ramas y vástagos, provocando que los árboles o arbustos no produzcan frutos en tres a cuatro temporadas. Para evitar que esto suceda se recomienda técnicas de manejo eficientes y eficaces, que garanticen su producción continua y, a su vez, cumplir con la ley de bosque nativo en vías de un desarrollo sustentable. El presente estudio plantea evaluar el comportamiento del maqui silvestre, su manejo y la influencia de las condiciones edafoclimáticas y estados de madurez sobre los compuestos bioactivos en frutos, en tres localidades del centro-sur de Chile. Para ello consta de los siguientes objetivos: Identificar los principales aspectos relacionados con maqui en condiciones silvestres para un manejo sustentable. En segundo lugar, analizar el contenido de compuestos bioactivos y capacidad antioxidante en frutos de maqui silvestre en diferentes estados de madurez y condiciones edafoclimáticas. En tercer lugar, determinar la variación en rendimiento de frutos en plantas de maqui silvestre sometidas a diferentes intensidades de poda y/o raleo. En el capítulo I, se mencionan y abordan de manera general aspectos relacionados con maqui, manejo sustentable, manejo de canopia y fructificación y, finalmente compuestos bioactivos. El capítulo II, es una revisión con el objetivo de revisar y resumir los estudios publicados sobre las características generales, la distribución, la adaptación y el manejo de la producción del maqui, con énfasis en el manejo de la canopia para la producción sostenible de los frutos del maqui. En la revisión se resumen las investigaciones actualizadas sobre el manejo productivo del maqui, con énfasis en la sustentabilidad del recurso. La comunidad científica se ha centrado en el estudio de las características y propiedades químicas del maqui y su uso medicinal. Sin embargo, hay pocos estudios sobre la producción de maqui, la cosecha y la sustentabilidad de las poblaciones silvestres de maqui. Se han reportado efectos positivos de la poda en los árboles de maqui, ya sea de formación o de producción. Sin embargo, el momento y la intensidad de la poda no han sido definidos ni implementados en plantas silvestres. Un plan adecuado de manejo de canopia permitiría una óptima intercepción y distribución de la luz para aumentar la productividad y facilitar la cosecha en las poblaciones silvestres. El fruto de maqui se ha calificado como una "superfruta" debido a su composición fitoquímica y actividad antioxidante. El contenido de compuestos bioactivos en el maqui silvestre, específicamente la delfinidina, está influenciado por el tiempo de recolección, los rasgos genéticos y las condiciones ambientales (localidad). Considerando estos antecedentes en el capítulo III, se realizó un estudio de acumulación de derivados de delfinidina y otros compuestos bioactivos en maqui silvestre bajo diferentes condiciones ambientales y etapas de madurez del fruto. El objetivo del estudio fue evaluar el contenido de polifenoles totales, los niveles de antocianinas y flavonoles, y la capacidad antioxidante del maqui en tres estados de madurez del fruto (inmaduro, pre-maduro y maduro) en tres localidades diferentes de Chile Central (Coihueco, Cayumanque (Quillón) y Tregualemu (Pelluhue)) durante dos temporadas consecutivas (2019-2020 y 2020-2021). Hubo una interacción (p  0,05) entre la localidad y el estado de madurez del fruto en todos los compuestos bioactivos evaluados. El contenido total de polifenoles varió en los diferentes estados de madurez, oscilando entre 2,290 (estado maduro) y 1,025 mg de equivalentes de ácido gálico (EAG) 100 g-1 de peso fresco (estado inmaduro). Se encontró una acumulación de derivados de delfinidina en la etapa de maduro, estos compuestos representaron una proporción significativa de alrededor del 80% de las antocianinas totales en ambas temporadas. La capacidad antioxidante varió en función de la temporada, la localidad y el estado de madurez del fruto. Los valores más altos se registraron en Cayumanque, con un valor medio de 8,926 µmol Trolox equivalente 100 g-1 de peso fresco, para ambas temporadas. Con el fin de suministrar materia prima de calidad similar, lo cual es una cuestión clave para las industrias alimentaria y farmacéutica, y permitir una producción sustentable, es necesario regular las variaciones de temporadas y ambientales de los compuestos bioactivos, así como las características químicas de los frutos silvestres de acuerdo con las condiciones edafoclimáticas.

Maqui (Aristotelia chilensis (Mol.) Stuntz; Elaeocarpaceae), a specie endemic to Chile and Argentina. It occurs in forests named "macales" that correspond to dense monospecific groupings. Its fruits are considered a non-timber forest product (NTFP) that has experienced a sustained increase in the consumption by society. The specie has a recognized morphological and physiological plasticity that allows it to adapt to different soil and climatic conditions. Maqui stands out for its high content of polyphenols, anthocyanins (delphinidins and cyanidins), flavonoids, tannins and alkaloids, with potential nutritional, medicinal and aromatic use. The concentrations of bioactive compounds may vary among plants of the same species located in different geographical areas, because they synthesize them to protect themselves from oxidative stress caused by environmental factors that, under certain conditions, affect them. The wild maqui trees are subject to anthropic pressure and are harvested intensively, representing a threat to their production. Maqui is usually harvested by cutting or breaking branches and stems, causing losses in production fruits in three to four seasons. To prevent this, efficient and effective management techniques are recommended to guarantee their continued production and, at the same time, fulfill with the native forest law for sustainable development. The present study aims to evaluate the behavior of wild maqui, its management and the influence of soil and climatic conditions and maturity stages on the bioactive compounds in fruits, in three locations at the Central-Southern in Chile. To identify the main aspects related to maqui in wild conditions under sustainable management. Second, to analyze the content of bioactive compounds and antioxidant capacity in wild maqui fruit at different stages of maturity and soil and climatic conditions. Third, to determine the variation in fruit yield in wild maqui plants subjected to different pruning and/or thinning intensities. In Chapter I, aspects of maqui related, sustainable management, canopy and fruiting management and, finally, bioactive compounds are addressed in a general manner. Chapter II, is a review made with the objective of reviewing and summarizing published studies related with general characteristics, distribution, adaptation and management of maqui production, with emphasis on the management of the canopy for the sustainable production of maqui fruits. The review summarizes updated research on maqui production management, with emphasis on the sustainability of the resource. Most studies have focused on the characteristics and chemical properties of maqui and its medicinal use; however, there are few studies on maqui production, harvesting and sustainability protection of wild maqui populations. Positive effects of pruning on maqui trees, either by formation or production, have been reported. However, the timing and intensity of pruning have not been defined or implemented on wild plants. A proper canopy management plan may allow optimal light interception and light distribution to increase productivity and facilitate harvesting in wild maqui. The maqui fruit has been described as a "superfruit" due to its phytochemical composition and antioxidant activity. The content of bioactive compounds in wild maqui, specifically delphinidin, is influenced by the time of collection, genetic traits and environmental conditions (locality). Considering this background in Chapter III, a study of the accumulation of delphinidin derivatives and other bioactive compounds in wild maqui under different environmental conditions and stages of fruit maturity was carried out. The objective of the study was to evaluate the content of total polyphenols, the levels of anthocyanins and flavonols, and the antioxidant capacity of maqui at three stages of fruit maturity (immature, pre ripe and ripe) in three different localities of Central Chile (Coihueco, Cayumanque (Quillón) and Tregualemu (Pelluhue)) during two consecutive seasons (2019-2020 and 2020-2021). There was an interaction (p  0.05) between locality and fruit maturity stage for all bioactive compounds evaluated. Total polyphenol content varied at the different maturity stages, ranging from 2,290 (mature stage) to 1,025 mg gallic acid equivalent (GAE) 100 g-1 of fresh weight (immature stage). An accumulation of delphinidin derivatives was found at the mature stage, these compounds represented a significant proportion of about 80% of total anthocyanins in both seasons. Antioxidant capacity varied as a function of season, locality, and fruit maturity stage. The highest values were recorded in Cayumanque, with a mean value of 8,926 µmol Trolox equivalent 100 g-1 of fresh weight for both seasons. In order to supply raw material of similar quality, which is a key issue for the food and pharmaceutical industries, and to allow sustainable production, it is necessary to regulate seasonal and environmental variations of bioactive compounds, as well as the chemical characteristics of wild fruits according to soil and climatic conditions.