Breeding for Phytonutrient Enhancement of Potato

Abstract

The potato is a vegetable that develops underground as a stem. It is a propagule in the sense that the potato itself is used as seed for the following crop. As a food it is a rich source of nutrients. All potatoes have carotenoids in the flesh which are xanthophylls. Of greatest interest are lutein and zeaxanthin, components of the human retina that must be obtained from foods for proper eye health. Potatoes grown outside the center of origin in the Andes of South America may contain from 50 to 350 micrograms zeaxanthin equivalents per 100 g FW. Potatoes developed by farmers in the Andes, especially the Papa Amarilla class of cultivars, may contain as much as 2,000 μg per 100 g FW. Xanthophylls are fat soluble, have half-lives of several days in the human body, and are antioxidants that associate with membranes in the cell. Anthocyanins are radically different compounds conferring red to purple coloration to skin and flesh of potato. Potatoes with color of this type range from 1.5 mg cyanidin equivalents per 100 g FW, in colored skin but non-colored flesh types and up to 40 mg in colored skin, solidly colored flesh types. Potent antioxidants, anthocyanins are water soluble and have a half-life of several hours in the body. Some of the anthocyanins are strong anti-inflammatory agents. Potato is recognized as containing minerals, though never mentioned as a particularly rich source. A survey of advanced breeding lines and varieties at different growing locations indicates that different genotypes display a large range of iron content. Iron is the most problematic mineral from a dietary standpoint. Absorption from food is hindered by phytic acid and polyphenols, which are abundant in small grains and food legumes, while present in minute amounts in potato. The difficulty in absorption is countered further in the presence of vitamin C, which aids iron absorption. Potato is a substantial source of vitamin C and theoretically could be a principal component of a food matrix that provides highly absorbable iron.

Resumen

La papa es una hortaliza que se desarrolla como tallo bajo tierra. Es un propágulo en el sentido de que la papa en sí es usada como semilla para el siguiente cultivo. Como alimento es una rica fuente de nutrientes. Todas las papas contienen carotenoides en la pulpa los cuales son xantófilas. Los de mayor interés son la luteína y la zeaxantina, componentes de la retina humana y que se deben obtener de los alimentos para la salud apropiada de los ojos. Las papas que se cultivan fuera de su centro de origen en los Andes de Sudamérica pueden contener 50 a 350 microgramos de equivalentes de zeaxantina por 100 gramos de peso fresco (PF). Las papas desarrolladas por los agricultores en los Andes, especialmente del tipo Papa Amarilla pueden contener hasta 2000 microgramos por 100 gramos de PF. Las xantofilas son lipo solubles, tienen una vida media de varios días en el cuerpo humano, y son antioxidantes que se asocian con las membranas en la célula. Las antocianinas son compuestos radicalmente diferentes que confieren una coloración roja a la cáscara y pulpa de papa. Papas con este tipo de color contienen 1.5 mg de equivalentes de cianidina por 100 g de PF, en los tipos de cáscara coloreada pero pulpa no coloreada y hasta 40 mg en los tipos de cáscara coloreada, pulpa totalmente de color. Las antocianinas, potentes antioxidantes, son solubles en agua y tienen una vida media en el cuerpo, de varias horas. Algunas antocianinas son potentes agentes anti-inflamatorios. La papa es reconocida como fuente rica en minerales, aunque nunca es mencionada como fuente particularmente rica. Una inspección de las líneas avanzadas de mejoramiento y variedades de distintas localidades de cultivo indica que diferentes genotipos muestran un amplio contenido de hierro. El hierro es el mineral más problemático desde el punto de vista dietético. La absorción de hierro a partir del alimento es obstaculizada por el ácido fítico y polifenoles, los cuales están presentes en abundancia en granos menudos y leguminosas comestibles, mientras que en la papa hay pequeñísimas cantidades. La dificultad de absorción es contrarrestada en presencia de vitamina C, la cual ayuda la absorción de hierro. La papa es una fuente sustancial de vitamina C y teóricamente puede ser el componente principal de una matriz alimentaria que proporcione hierro altamente absorbible.