Characterization of selected quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) lines from Buenos Aires Province, Argentina, using intrinsic chemical parameters of the grains

Abstract

The so-called sea-level ecotypes of quinoa grow satisfactorily under the agro-ecological conditions of the central region of Buenos Aires Province (Argentina). A previous selection derived from a quinoa genetic improvement project allowed the identification of 14 lines with good agronomic behavior, considering grain yield, the weight of one thousand grains, harvest index, plant height, and growth habits. This study aimed to characterize these 14 quinoa lines according to the specific chemical parameters of the grains to select those with particular compositional features, projecting them as crops of potential agro-industrial interest for the region. The parameters evaluated in the grains were: moisture, lipids, protein, ash, and carbohydrates using standardized techniques; Na, K, Ca, Mg, P, Fe, and Zn by absorption spectrophotometric techniques; composition of tocopherols and phenolic acids by HPLC and contents of saponins by spectrophotometry. In addition, total phenolic compounds contents and in vitro antioxidant capacity were estimated by Folin-Ciocalteu and DPPH methods, respectively. A multivariate statistical analysis was applied to establish the differences between the grains from the 14 selected quinoa lines according to the evaluated parameters. The first component of the biplot graph separated the quinoa grains with the highest protein, ash, mineral, and saponin content (RU5-9, RU5-1, and NLG-3) from the other variables evaluated. The second component clearly showed a distinction between the quinoa grain samples rich in lipids and tocopherols (RU5-14 and RU5-4) and those with a higher content of phenolic compounds, which were positively correlated with the in vitro antioxidant activity (NLG-4 and RU5-2). These results demonstrated that the evaluated parameters could help select quinoa lines with specific composition characteristics to be cultivated in the Buenos Aires region and eventually used for breeding programs for this species.

Los ecotipos de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) del nivel del mar han demostrado buena adaptación a las condiciones agroecológicas de la región central de la provincia de Buenos Aires. Una selección previa derivada de un proyecto de mejoramiento genético de quinoa permitió identificar 14 genotipos con buen comportamiento agronómico, considerando su rendimiento de granos, peso de mil granos, índice de cosecha, altura de planta y hábitos de crecimiento. Este estudio tuvo como objetivo caracterizar dichos genotipos según composición proximal, tocoferoles, principales ácidos fenólicos, saponinas y capacidad antioxidante in vitro de los granos, con el fin de seleccionar aquellos con las características adecuadas para ser proyectados como cultivos de potencial interés agroindustrial para la región. Los parámetros evaluados fueron: humedad, lípidos, proteínas, cenizas y carbohidratos, mediante técnicas estandarizadas; Na, K, Ca, Mg, P, Fe y Zn por espectrofotometría de absorción atómica; composición de tocoferoles y ácidos fenólicos por técnicas de HPLC y, finalmente, contenido de saponinas, compuestos fenólicos totales y capacidad antioxidante por métodos espectrofotométricos. Se aplicó un análisis estadístico multivariado de los datos obtenidos para establecer diferencias entre genotipos. El primer componente del gráfico biplot separó aquellas muestras con mayor contenido de proteínas, cenizas, minerales y saponinas (RU5-9, RU5-1 y NLG-3) de las demás variables evaluadas. El segundo componente mostró claramente una distinción entre aquellas muestras ricas en lípidos y tocoferoles (RU5-14 y RU5-4) y aquellas con mayor contenido de compuestos fenólicos y mayor actividad antioxidante in vitro (NLG-4 y RU5-2). Los resultados obtenidos mostraron variabilidad genética con respecto a los parámetros químicos, nutricionales y funcionales evaluados, lo cual muestra que podrían ser de utilidad como herramienta para la selección de genotipos con características nutricionales y funcionales específicas.