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El estrés oxidativo está asociado a diversas patologías como el cáncer y enfermedades neurodegenerativas. Desde hace varios años, los polifenoles antioxidantes provenientes de diferentes fuentes naturales han sido considerados como preventivos por causar beneficios en la salud humana. Previamente, en nuestro grupo se observó que los niveles de fenoles totales en piel de papa son hasta cuatro veces mayor que en la pulpa, y se correlaciona con una mayor capacidad antioxidante. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la composición de compuestos fenólicos en extractos de piel de desecho de papa industrial y su actividad biológica in vitro. Los perfiles de compuestos fenólicos analizados mediante HPLC-DAD indicaron la presencia en el extracto de tres isoformas de ácidos clorogénico, 5-CGA, 4-CGA (cryptoclorogénico) y 3-CGA (neoclorogenico), siendo la isoforma 5-CGA la mayoritaria. Además, se detectaron niveles bajos de ácido caféico. Los niveles de fenoles totales en el extracto fueron significativos y se determinó que tenían la capacidad antioxidante de desestabilizar el radical DPPH y peróxido de hidrógeno. Para estudiar la actividad biológica de estos polifenoles, se realizaron incubaciones de diferentes diluciones del extracto con células de neuroblastoma humano diferenciadas a neuronas y sometidas a estrés oxidativo. Los resultados mostraron que el pre-tratamiento con dosis bajas de extracto resultó ser protector en las células diferenciadas y sometidas a estrés oxidativo. Estos resultados indican un efecto neuroprotector de los polifenoles presentes en la piel de desecho de papa industrial, y sugieren que los desechos de papa industrial podrían ser un excelente recurso de polifenoles antioxidantes neuroprotectores para desarrollar un suplemento dietario con impacto en la salud humana.