Capacidad antioxidante de cinco cultivares de mango ... · sario hacer un control de calidad...

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  • GUILLERMO ARRAZOLA P.1, 4

    BENJAMN ALBERTO ROJANO2

    ANNELAYKE DAZ D.3

    RESUMEN

    La capacidad antioxidante de los extractos de cinco cultivares de mango (Corazn, Paloma, Magdalena River, Canela y Jobo) fue estudiada mediante la determinacin del contenido de -caroteno, fenoles, cido ascrbico y la capacidad captadora de radicales libres, 2,2-difenil-1-picrylhydrazyl (DPPH). Adems, se evalu la capaci-dad antioxidante de los cultivares en una matriz lipdica, en comparacin con un antioxidante comercial bu-tilhidroxianisol (BHA). El IC-50 de la capacidad captadora de radicales libres para variedad Jobo fue de 0,776 el mejor resultado aplicando modelo de regresin simple (R2=99,58); esta variedad present mayor actividad antioxidante con concentracin de extracto 70,35 mg mL-1, resultado verificado con un contenido de fenol de 208.804 mg L-1 de cido glico. Adems, Jobo present la mayor concentracin de cido ascrbico con 9.730,07 mg kg-1, mientras que la variedad Magdalena River mostr el ms alto porcentaje de inhibicin de decoloracin de -caroteno (46,53%). Con Jobo se obtuvo el mejor comportamiento en la matriz alimentaria usando 1.000 mg kg-1 de extracto logrando el mismo efecto del BHA por encima de la concentracin permitida (175 mg kg-1).

    Capacidad antioxidante de cinco cultivares de mango (Mangifera indica L.) y evaluacin de su comportamiento en una matriz alimentaria

    The antioxidant capacity of five mango cultivars (Mangifera indica L.) and evaluation of its performance in a food matrix

    Mango Canela.Foto: G. Arrazola P.

    Palabras clave adicionales: -carotenos, fitoqumicos, fenoles, radicales libres, hidroalcoholico.

    REVISTA COLOMBIANA DE CIENCIAS HORTCOLAS - Vol. 7 - No. 2 - pp. 161-172, julio-diciembre 2013

    1 Facultad de Ingeniera, Departamento de Procesos Agroindustriales, Programa Ingeniera de Alimentos, Universidad de Crdoba (Colombia).

    2 Facultad Ciencias, Programa de Qumica, Universidad Nacional de Colombia, Medelln (Colombia).3 Facultad de Ciencias Agrcolas, Universidad de Crdoba (Colombia).4 Autor para correspondencia. [email protected]

  • Rev. Colomb. Cienc. Hortic.

    162 ARRAZOLA P./ROJANO/DAZ D.

    Additional key words: -carotene, phytochemicals, phenols, free radicals, hydroalcoholic.

    Fecha de recepcin: 25-05-2013 Aprobado para publicacin: 31-10-2013

    ABSTRACT

    The antioxidant capacity of five Mangifera indica cultivar extracts (Heart, Dove, Magdalena River, Cinnamon and Jobo) was studied by determining the -carotene content, phenols, ascorbic acid and free radical scavenging capacity of 2,2-difenil-1-picrylhydrazyl (DPPH). We assessed the antioxidant capacity of the cultivars in a lipid matrix, comparing it with that of the commercial antioxidant butylhydroxyanisole (BHA). The IC-50 of the free radical scavenging capacity for the Jobo variety was 0.776; the best result using a simple regression model (R2=99.58). This variety showed a higher antioxidant activity with an extract concentration of 70.35 mg mL-1, verified by a phenol content of 208.80 mg L-1 of gallic acid. Furthermore, the Jobo variety had the highest concentration of ascorbic acid with 9,730.07 mg kg-1, while the Magdalena River variety showed the highest percentage of -carotene discoloration inhibition (46.53%). The Jobo variety provided the best performance in the food matrix using 1,000 mg kg-1 of extract, achieving the same effect of BHA over the allowable concentration (175 mg kg-1).

    INTRODUCCIN

    El consumo de frutas no es simplemente una con-secuencia de gustos y preferencias personales, en la actualidad ayuda a solucionar problemas de salud debido al contenido de nutrientes. Adems de los nutrientes esenciales, las frutas presentan compuestos antioxidantes, micronutrientes, mi-nerales, fibras, vitaminas y compuestos fenlicos secundarios. Cada vez ms pruebas demuestran la importancia de estos micronutrientes para la salud humana (Vasco y Kamal 2008; Pedraza-Chaverri et al., 2008).

    Los antioxidantes pueden ser naturales o sint-ticos y estn ampliamente distribuidos en los alimentos frescos o procesados, siendo las ma-yores fuentes los alimentos de origen vegetal y sus productos, por presentar un alto contenido de vitamina E, vitamina C, carotenoides y com-puestos fenlicos, especficamente flavonoides (Ercigli et al., 2008; Stipanuk, 2000; Sokol, 1997; Rodrguez, 1997). Las sustancias oxidativas pre-sentes en los alimentos pueden atacar biomol-culas insaturadas produciendo daos y modifica-

    ciones qumicas indeseables, siendo las de mayor frecuencia los daos a la estructura del DNA y la peroxidacin lipdica de membranas celulares (Alvis et al., 2012; Olaya et al., 2009; Rojano et al., 2007). La mayora de estos compuestos han sido estudiados como parte de la composicin qumi-ca y nutricional o como sustancias aisladas, por ejemplo, la accin de la vitamina E como reduc-tor de perturbaciones oxidativas (Martnez et al., 2012). Pero una mezcla de antioxidantes, en una sola matriz como ocurre en alimentos, ha sido poco reportada (Rincn et al., 2011; Kriengsak et al., 2006). Adems segn estudios de algunos vegetales (Kriengsak et al., 2006; Kuskoski et al., 2005), frutos como mango, guayaba y acerola po-seen propiedades medicinales, las cuales son atri-buidos principalmente al conjunto de compues-tos fenlicos contenidos. Palafox-Carlos et al. (2012), identificaron y cuantificaron compuestos fenlicos en mangos cultivar Ataulfo (Mxico).

    El objetivo del trabajo fue estudiar la capaci-dad antioxidante de cinco cultivares de mango

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    163CAPACIDAD ANT IOX IDANTE DE MANGO Y SU COMPORTAMIENTO EN UNA MATRIZ AL IMENTARIA

    (Mangifera indica L.) y la evaluacin de su com-portamiento en una matriz alimentaria.

    MATERIALES Y MTODOS

    La investigacin se realiz en la Planta Piloto de Vegetales de la Universidad de Crdoba, muni-cipio de Cinaga de Oro y en el Laboratorio de Qumica de Alimentos, Universidad Nacional de Colombia, Medelln.

    Material vegetal: el material de mango (Mangi-fera indica L.) fue recolectado en Montera (Sin medio y alto) cosechando los cultivares Jobo, Canela, Corazn, Paloma y Magdalena River. Se tomaron muestras al azar en estado de madurez 3, segn NTC 5139 (Icontec, 2002) y NTC 5210 (Icontec, 2003).

    Lavado: se llev a cabo por inmersin en agua potable con germicida (Mertec) durante cinco minutos.

    Despulpado: se realiz una separacin de pulpa, corteza y semilla. La pulpa fue homogenizada en una licuadora Oster para facilitar extraccin del jugo. Para evaluar la capacidad antioxidan-te se realiz el siguiente tratamiento: se toma-ron 4 g del extracto preparado, se aadieron 4 mL de etanol absoluto homogenizndose en un equipo Vortex Electrolab 305-30w, se centrifug a 5.000 rpm/10 min, en una centrfuga Sigma 2-16K, luego el sobrenadante se filtr con papel calibre 2. El filtrado se llev a envases para pro-tegerlos de la luz solar y poder analizarlos y uti-lizarlo como posible antioxidante.

    Determinacin de slidos solubles totales (SST, Brix): segn mtodo 932.12/90 de la AOAC (1990) con correccin de temperatura (Icontec, 2002), macerando la pulpa de cada mango, que fue filtrado para medir el conte-nido de SST con refractmetro en una escala de 0-30% y correccin por temperatura y aci-

    dez, de acuerdo con la relacin: SST corregido = 0,194*A+SST, donde A es el porcentaje de cido ascrbico y SST son los slidos solubles totales.

    Determinacin de acidez total titulable: m-todo 942.15/90 de la AOAC (1990) y NTC-4623 de Icontec (1999). El resultado se expres como porcentaje de cido ctrico, para efectos de clcu-lo se utiliz la frmula:

    % acidez titulable = {(V1*N)/V2}*K*100 (1)

    Donde, V1 = volumen de NaOH consumido (mL), V2 = volumen de la muestra (10 mL), K = peso equivalente cido ctrico (0,064 g meq-1) N = normalidad del NaOH (0,1 meq mL-1).

    Determinacin de pH: segn el mtodo 981.12/90 de la AOAC (1990).

    Determinacin de humedad: mtodo 7.003/84, 930.15/90 de la A.O.A.C adaptado (AOAC, 1990). Se determin el contenido de humedad con un horno de circulacin forzada marca Thermolab Dies a 105C hasta peso constante.

    Determinacin de contenido total de -caroteno: Se diluy el radical coloreado ABTS (2,2 azino-bis-(3-etilbenzotiazolin 6-cido sulfnico) en bu-ffer PBS, agregar 2 mL de ABTS concentrado a 200 mL de buffer PBS (persulfato de potasio). La solucin se tornara verde-azul. Se midi la ab-sorbancia de ABTS diluido en buffer PBS a 734 nm. Se afor a 5 mL incubndose a temperatura ambiente en la oscuridad por 16 h.

    Segn el mtodo de inhibicin de decoloracin del -caroteno (Velioglu et al., 1998), el resultado se expres en porcentaje de inhibicin emplean-do la siguiente frmula:

    AA= 100 1A0 - A1A00 - A0t

    (2)

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    Donde, AA = porcentaje de inhibicin de -caroteno; A0= absorbancia de la emulsin con el extracto en el tiempo cero; A1= absorbancia de la emulsin con el extracto en el tiempo t; A0t= absorbancia de la emulsin sin el extracto en el tiempo t; A00 = absorbancia de la emulsin sin el extracto en el tiempo cero.

    Contenido de cido ascrbico: mtodo 43.064-068 de la AOAC (1990). El resultado se expres en mg kg-1 cido ascrbico; se realiz una curva estndar con datos experimentales aplicando un modelo de regresin lineal usando el software es-tadstico Statgraphics plus versin 2.0.

    Clculo de la capacidad captadora de radica-les libres: mtodo de la capacidad captadora de radicales libres DPPH (Brand et al., 1995; Espin et al., 2000) adaptado. Para efectos de clculo se emple la siguiente frmula:

    AA= 100 1A0 - A1A00 - A0t

    (3)

    Donde, AA = porcentaje de inhibicin de radi-cales libre DPPH; A0= absorbancia de la solucin con el extracto en el tiempo cero; A1= absorban-cia de la solucin con el extracto en el tiempo t; A0t = absorbancia de la solucin sin el extracto en el tiempo t; A00 = absorbancia de la solucin sin el extracto en el tiempo cero.

    Para obtener el IC-50 que es la concentracin a la cual se inhibe el 50% del radical, se utiliz la ecuacin que mejor se ajust al modelo de regre-sin aplicado a cada variedad. Para ajustar el mo-delo de regresin los datos fueron analizados en el software estadstico Statgraphics plus versin 2.0.

    Contenido de fenoles: segn el mtodo Folin-Ciocalteu modificado (Singleton y Rossi, 1965), los resultados fueron expresados en mg L-1 de cido glico, los clculos se realizaron median-te una curva estndar mtodo patrn externo, a

    partir de datos experimentales a los cuales se les aplic un modelo de regresin lineal mediante el software estadstico Statgraphics plus versin 2.0.

    Evaluacin de la capacidad antioxidante en un matriz lipdica: mtodo de determinacin del ndice de perxidos (Kirk et al., 2003), los resultados fueron expresados meq-g kg-1, para efectos de clculo se emple la frmula:

    IP= (V)(Na2SO3O3 (100)

    M (4)

    Donde, IP = ndice de perxidos; V = volumen gastado de tiosulfato; M = masa de la muestra (g); Na2 SO3O3 = normalidad (0,0096N).

    La matriz lipdica utilizada fue mantequilla ya que tiene alto contenido de cidos grasos como el palmtico y esterico con 16 y 18 dobles enlaces de carbono, por ser cidos grasos provenientes de rumiantes estn combinados entre s en 45-50%. Para este tipo de alimentos se hace nece-sario hacer un control de calidad estricto a nivel industrial ya que son sensibles a la oxidacin que es catalizada por las altas temperaturas y exposi-cin a la luz; el fenmeno de oxidacin para este tipo de matrices es conocido como rancidez (Garret, 1993; Castaldo, 1998). Para acelerar el proceso de oxidacin en las muestras analizadas fue necesario dejarlas a temperatura ambiente y expuestas al ambiente por un periodo de 72 h donde el ndice de perxidos se determin cada ocho horas (Cifuentes, 2003).

    Anlisis estadstico: la capacidad antioxidante se realiz por triplicado para las variables anali-zadas. Se tabul la informacin de las variables con un diseo completamente al azar con es-tructura factorial donde el primer factor fueron las cultivares de mango y el segundo factor las concentraciones del contenido de fenoles. Las variables consideradas fueron relacionadas en un anlisis de varianza tipo III-SC en el que al

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    factor concentracin y variedad se le realiz una prueba de comparacin de medias (Tukey) a un nivel de confianza del 95%, empleando el soft-ware estadstico Statgraphics plus versin 2.0.

    RESULTADOS Y DISCUSIN

    Segn NTC-5139 (Icontec, 2002), el ndice de ma-durez de mangos criollos va relacionado con los cambios de color interno y externo y vara en una escala de 1-5, la cual se confirma con la relacin entre slidos solubles totales y la acidez titulable. Los cultivares estudiados se analizaron en estado de madurez 3, investigaciones que han evaluado la capacidad antioxidante en frutas tropicales no definen un criterio especfico para analizar las frutas en un estado de madurez; sin embar-go, la literatura reporta que las frutas tropicales son buenas fuentes de antioxidantes naturales (Wang y Li, 2000; Kanazawa y Sakibara, 2000).

    Determinacin del contenido total de -caroteno

    Se encontraron diferencias estadsticas signifi-cativas entre cultivares. El factor concentracin no mostr diferencias estadsticamente signi-ficativas entre cultivares (F=2,17

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    poder antioxidante moderado, de las variedades estudiadas Canela es quien mayor porcentaje contiene de Vitamina C o cido ascrbico, dado su porcentaje de inhibicin. El cultivar Jobo, con-tiene 0,009 mg kg-1 de pulpa, con lo cual la capa-cidad antioxidante es representativa.

    Clculo de la capacidad captadora de radicales libres

    Se encontraron diferencias estadsticas entre los cultivares estudiados con respecto a la inhibi-cin de radicales libres DPPH (P

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    muestra. Estudios de Suaterna (2001) y Soong y Barlow (2005) cuantificaron el cido glico en la variedad Kernel donde se encontr un contenido de cido glico de 23,3 mg/100 g de muestra.

    ndice de perxidos

    En esta tcnica se aprovech la propiedad que presentan los hidroperxidos en un gran rango de molculas, para reaccionar de forma cuanti-tativa y estequiomtrica con el yoduro (Kirk, 2003). El extracto que present mayor protec-cin del sistema fue variedad Jobo con un incre-mento mnimo en el ndice de perxidos a travs del tiempo, su comportamiento se encontr por encima del comportamiento de la muestra con BHA; sin embargo, ambas muestras presentaron estabilidad muy parecidas, la matriz lipdica fue la mantequilla. La tabla 3 muestra el compor-tamiento de cada extracto en esta evaluacin, obteniendo un resultado ms que satisfactorio

    para el extracto de Jobo, dado que a partir de 1.000 mg kg-1 de este extracto se present casi la misma efectividad que BHA a la concentracin mxima legislada (175 mg kg-1) segn la FDA (Food and Drug Administration, Estados Uni-dos). Takebashi et al. (2013) muestran valores en hortalizas de 1,63-66,07 mol TE g-1, en frutas concentraciones de 1,58-33,47 mol TE g-1, muy parecidas a las concentraciones de cultivares de mango estudiadas.

    Correlacin de las variables contenido de cido ascrbico, -caroteno y porcentaje de inhibi-cin de radicales libres 2,2-difenil-1-picrylhy-drazyl (DPPH) con el contenido de fenoles

    Al correlacionar todas las variables dependientes estudiadas, se tom como variable independien-te el contenido de fenoles en los cinco cultivares con el objetivo de evaluar el grado de correlacin entre las variables, porque se ha reportado que el

    CultivaresIC-50 (mg mL-1)

    Reg. simple Modelo Reg. polinomial

    Magdalena River 6,523932 Y = A+ BlnX 6,643495

    Paloma 13,285870 Y = A+ BlnX 13,31607

    Jobo 0,775389 Y = A + B(X)1/2 2,342674

    Canela 24,395800 Y = A + B(X)1/2 7,671682

    Corazn 3,173933 Y = A + B(X)1/2 2,607986

    Tabla 2. Valores IC-50 obtenidos de cada variedad con modelos de regresin simple y polinomial de segundo grado.

    Tabla 3. ndice de perxidos de cinco cultivares de mango (meq O2 kg-1 muestra).

    CultivaresTiempo (horas)

    0 14,5 25 41 49,5 66 72

    Magdalena River 2,575 4,099 4,126 5,453 6,043 7,272 7,345

    Paloma 2,575 3,227 4,470 4,798 5,828 7,272 7,285

    Canela 2,719 3,227 3,427 4,065 4,746 5,381 5,380

    Corazn 2,719 3,427 4,199 4,784 5,810 6,043 6,845

    Jobo 3,665 3,683 3,995 4,199 4,296 4,470 5,470

    BHA 2,617 3,118 3,488 3,916 4,168 4,309 4,870

    Referencia 1,039 2,934 3,469 4,784 4,798 5,828 5,986

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    contenido de fenoles son los antioxidantes con mayor incidencia en la proteccin de sistemas lipdicos y enzimticos por ser antioxidantes primarios y tener la habilidad de eliminar radi-cales libres y acomplejar iones metlicos (Pietta, 2000; Soon y Barlow, 2004; Prochzkov et al., 2011). La dispersin de puntos, observada en la figura 1, demuestra el bajo grado de correlacin

    entre las variables, sumado a esto, ninguno de los modelos de regresin simple usados se ajus-t a esta relacin, ya que los coeficientes de de-terminacin describieron a estas variables en un porcentaje por debajo del 15% siendo el mayor igual a 13,83% para un modelo de regresin sim-ple recproco en la variable dependiente, indican-do que no hay relacin estadsticamente signi-

    Figura 1. Correlacin de las variables contenido de (A) cido ascrbico, (B) porcentaje de inhibicin de -caroteno y (C) de radicales libres DPPH con el contenido de fenoles.

    cid

    o as

    crb

    ico

    (mg

    kg-1)

    0 20161284 24

    Contenido de fenoles (mg kg-1 cido glico)

    A

    0

    2

    1

    Inhi

    bici

    n d

    e -

    caro

    teno

    (%)

    0 20161284 24

    Contenido de fenoles (mg kg-1 cido glico)

    B

    23

    43

    39

    35

    31

    27

    47

    Inhi

    bici

    n d

    e ra

    dica

    les

    libre

    s (%

    )

    0 20161284 24

    Contenido de fenoles (mg kg-1 cido glico)

    C

    20

    47

    67

    87

    107

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    ficativa entre estas variables (P>0,05); lo que quiere decir que el contenido de cido ascrbico, -caroteno y la capacidad de inhibir radicales li-bres DPPH no dependen del contenido de feno-les en cada uno de los cultivares. Vinson (1998) revis algunos trabajos y correlacion el conte-nido de fenoles en vegetales contra la actividad antioxidante a travs del mtodo de blanquea-miento del -caroteno, y encontr un coeficiente de correlacin de R=0,77; de igual forma, Kalt (1999) trabaj en fresas, frambuesas y moras azules, encontrando una buena correlacin entre la actividad antioxidante por el mtodo ORAC (capacidad de absorbancia del radical oxgeno) y el contenido de fenoles. Velioglu (1998) relacion la capacidad antioxidante en vegetales, frutas se-leccionadas y productos de grano usando el m-todo ORAC con el contenido de fenoles totales, encontrando una buena correlacin (R=0,89). Sin embargo, Heinonen (1998) no encontr co-rrelacin entre el contenido de fenoles totales y la actividad antioxidante por el mtodo de oxi-dacin del metil linoleato, entre bayas y vinos de fruta (R entre 0,32 y 0,47). Dziri et al. (2012) en-contraron para diferentes partes de Alliun roseum var. Odoratissinum) contenido de flavonoides des-de 26 mg/100 g de muestra y fenoles totales des-de 29,3 mg/100 g de muestra.

    Anlisis del clster

    Este anlisis se realiz con el fin de aprovechar caractersticas comunes para su agrupacin (fi-gura 2) donde las observaciones son agrupadas en un rango de distancias usando el mtodo eu-clidiano. Para este caso los grupos presentaron caractersticas totalmente diferentes ya que se agruparon datos del contenido de cido ascrbi-co, fenoles e inhibicin de -carotenos, sin tener relacin directa entre ellos ya que cada variable es independiente de las dems y esto se pudo ob-servar con los modelos de regresin simple que se ensayaron para cada una de las correlaciones aplicadas. Los centroides fueron calculados para cada una de las variables; los valores indican el punto en que hay relacin directa entre las tres

    variables (figura 3) y ninguno de los datos de las variables dependientes present cercana a este centroide. Este resultado tambin confirma que cada variedad de mango analizada tiene com-portamiento diferente entre ellas con respecto a la actividad antioxidante, a pesar de pertenecer a la misma familia (Anacardiaceae).

    CONCLUSIONES

    Los extractos estudiados presentaron buena ca-pacidad antioxidante; a pesar de pertenecer a la misma familia taxonmica, los cinco cultivares estudiados presentaron comportamiento diferen-te destacndose en la inhibicin de decoloracin del -caroteno la var. Magdalena River por haber presentado el mayor porcentaje de inhibicin y Jobo por presentar el menor porcentaje de 13 inhibiciones. Esto va muy ligado a la coloracin de los extractos sin indicar la concentracin de la totalidad de los carotenoides presentes en el mango. Se encontr un contenido alto de cido ascrbico para la variedad Jobo, esto indica que es una buena fuente de esta sustancia. Los com-puestos fenlicos son los que tiene mayor inci-

    Figura 2. Dendograma del anlisis de clster. Subconjuntos respecto al contenido de caractersticas comunes para la totalidad de las variedades.

    Dist

    anci

    a

    1 941510513381272611 140

    2,0

    1,6

    1,2

    0,8

    0,4

    2,4

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    REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

    dencia en el poder antioxidante de los extractos, para esta investigacin Jobo fue la que present mayor contenido de cido glico, por lo que se considera una especie con alto poder antioxidan-te, ya que no solo se destac para esta tcnica sino que tambin lo hizo para inhibir radicales li-bres DPPH y presentar el mayor contenido de ci-do ascrbico. La estabilidad de este extracto para

    Figura 3. Clster 3D. Correlacin de los cinco cultivares estudiadas con respecto a fenoles, cido ascrbico y -caroteno.

    proteger sistemas lipdicos se comprob con el ndice de perxidos evaluado, donde la variedad Jobo mostr un comportamiento similar al anti-oxidante comercial BHA, por lo que se concluye que esta variedad tiene compuestos antioxidan-tes naturales para proteger sistemas lipdicos, lo que no descalifica a los dems cultivares que pre-sentaron un buen comportamiento antioxidante.

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    Feno

    les

    (mg

    kg-1)

    0 010

    2030

    4050

    10,80,60,4

    0,2

    cido ascrbico (mg kg-1)

    -caroteno (g kg-1)0

    20

    16

    12

    8

    4

    24

    ClsterCentroides

  • Vol. 7 - No. 2 - 2013

    171CAPACIDAD ANT IOX IDANTE DE MANGO Y SU COMPORTAMIENTO EN UNA MATRIZ AL IMENTARIA

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