Nuevos retos en investigación en Poscosecha de frutas y hortalizas

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Nuevos retos en investigaci贸n en Poscosecha de frutas y hortalizas

Inmaculada Recasens inmaculada.recasens@irta.cat

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Investigación en Poscosecha

Nuevos retos en investigación en Poscosecha de frutas y hortalizas

Inmaculada Recasens Universidad de Lleida

Índice Cámaras de conservación. Atmósferas Etileno y MCP Control de daños por frío Tratamientos para mantener la calidad Genómica Control de podredumbres Conservación de frutas y hortalizas minoritarias Obtención de compuestos de interés nutricional

Información comercial

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Introducción La mecanización de la vendimia permite reducir en gran medida los costes de producción en las explotaciones vitivinícolas, pero puede tener efectos adversos en la calidad de la uva y el vino. La acción de los sacudidores de la máquina vendimiadora sobre los racimos provoca rotura de bayas y liberación de mosto lo que, a su vez, favorece procesos de oxidación y fermentaciones incontroladas en la cosecha antes de su entrada en bodega. Estos procesos pueden afectar negativamente a la estabilidad y a las características organolépticas del vino (Meyer, 1969; Allen et al., 2012).

En este escrito, se han recopilado los principales temas de investigación y los nuevos retos que hoy en día se plantean en la poscosecha de frutas y hortalizas frescas, básicamente en productos de tipo mediterráneo. Han servido de base a este escrito los trabajos presentados en los últimos congresos de poscosecha y algunas publicaciones recientes sobre estos temas. No se trata de una revisión exhaustiva de carácter científico, simplemente quiere ser una reseña de carácter divulgativo para dar a conocer las tendencias actuales en el campo de la poscosecha.

El gran reto de la tecnología poscosecha es tratar que el producto ‘fresco’ llegue a las manos del consumidor con una calidad parecida al momento de la cosecha y a ser posible con mejores características organolépticas, aunque haya una gran distancia de espacio (transporte) o tiempo (conservación) entre ambos eventos.

Gran parte de las investigaciones en poscosecha van dirigidas a aplicar nuevas tecnologías o adaptar las ya conocidas para conseguir este objetivo. Otras investigaciones tratan de profundizar en la biología del producto y comprender los aspectos fisiológicos que regulan su vida durante este periodo. Las frutas y hortalizas son una fuente importante de metabolitos beneficiosos para la salud humana, en este sentido las técnicas poscosecha pueden colaborar en mantener o aumentar el contenido de estas sustancias saludables.

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Figura 1. Plantación de manzanos (Lleida, España) Si bien es cierto que una parte importante de las investigaciones en frutas y hortalizas frescas hace referencia a los productos mínimamente procesados, en este escrito no se recogen las investigaciones relativas a este tipo de productos, por considerar que constituyen un capítulo aparte en la poscosecha de productos frescos. Aquí sólo se hace referencia a las investigaciones de poscosecha de frutas y hortalizas enteras

Cámaras de conservación. Atmósferas

Figura 2. Cámaras de atmósfera controlada para ensayos de investigación (Weingarten, Alemania)

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Choques de CO2 La conservación tradicional en cámaras frigoríficas, en la actualidad sigue siendo objeto de investigación. Por un lado, hay un interés creciente en aplicar estas técnicas a un mayor número de productos y por otro, en tratar de mejorarlas a fin de conseguir una mayor calidad del producto después de la conservación. Las atmósferas controladas tienden a aplicarse a un mayor número de especies, por ejemplo se ha visto que en arándanos la atmósfera con bajo O2 y alto CO2 reduce la senescencia durante la poscosecha, pero se precisa una optimización de los niveles de O2 y CO2 para cada variedad. También se ha estudiado la respiración y calidad de las cerezas como respuesta a diferentes atmósferas durante la conservación y transporte en frío. Las técnicas de conservación en frío, ya sea con atmósfera normal, atmósferas controladas (CA), atmósferas modificadas (MA), muy bajo oxígeno (ULO) y choques de CO2, logran reducir la actividad metabólica, la respiración y la transpiración del producto en el periodo poscosecha, lo cual permite mantener la calidad durante más tiempo. Un ejemplo de ello son los ensayos que se están realizando aplicando altas concentraciones de CO2, llamados choques de CO2 en diferentes productos. En fresas silvestres, Fragaria vesca cv.

‘Mara de Bois’, tratamientos con 20% de CO2 durante 3 días, favorecen la formación de carbohidratos no estructurales (glucosa, fructosa y sacarosa) fructanos (FOS) y polioles (mio-inositol, D-sorbitol y manitol) a la vez que previenen la salida de agua de las células a los espacios intercelulares, durante el almacenamiento a 0ºC, sin embargo los tratamientos con mayor concentración de CO2 (40%) pueden ser perjudiciales. El tratamiento con altas concentraciones de CO2 también previene el pardeamiento del raquis de uva de mesa almacenada a 0ºC. Los tratamientos con CO2 y calor durante 45 minutos a 40, 50 y 60ºC, en melocotones de pulpa blanda cv. ‘October Sun’ previenen la pérdida de firmeza y pérdida de peso después de la conservación en frío y 5 días de vida útil a 20ºC. Se ha visto que la pérdida de firmeza en esta variedad, está asociada a la alta actividad del enzima endo-1,4-β-D-glucanasa, aunque la actividad de las enzimas β-galactosidasa, pectin metilesterasa y poligalacturonasa también puede ser relevante dependiendo del periodo de vida útil. Los caquis cv.

‘Rojo Brillante son astringentes debido al alto contenido en taninos, para

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poderlos comercializar con una textura crujiente, se les somete a tratamientos con altas concentraciones de CO2 que conducen a la insolubilización de los taninos y a la pérdida de la astringencia. Se ha comprobado que los tratamientos con CO2 para sacar la astringencia en estos frutos, inducen un estrés oxidativo, ya que los niveles de O2− y H2O2 aumentan después del tratamiento. Por otro lado parece que la maduración del caqui también está ligada a cambios en la actividad redox del fruto.

Figura 3. Frutos de caqui maduros sin astringencia Atmósferas controladas dinámicas Actualmente la tendencia general es conservar con niveles de oxígeno cada vez más bajos a fin de controlar mejor determinadas alteraciones fisiológicas que aparecen durante la poscosecha. Del establecimiento de las atmósferas controladas con bajo oxígeno (LO) y ultra bajo oxígeno (ULO), se ha pasado en la actualidad, al desarrollo de las atmósferas controladas dinámicas (DCA) y sensores capaces de detectar los niveles críticos de tolerancia para cada producto, con los cuales es posible controlar el metabolismo y evitar los procesos anaeróbicos no deseables. El principio de esta técnica consiste en bajar el nivel de oxígeno en la atmósfera de la cámara lo más bajo posible tolerado por el fruto, cerca del punto de compensación anaeróbico, pero evitando sobrepasar ese umbral. Ello se consigue monitorizando los cambios de la fluorescencia mediante un sensor. La fluorescencia de la clorofila (F0) puede usarse para detectar el estrés producido en un tejido vegetal, cuando la concentración de oxígeno está por debajo del umbral

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establecido, antes de que se desarrollen las alteraciones fisiológicas. Por debajo del umbral de oxígeno, la fluorescencia base (F0) se incrementa de forma notable (Fα) de manera que utilizando un sensor capaz de detectar el aumento de la fluorescencia provocado por la situación de estrés, permite al sistema aumentar la concentración de oxígeno por encima del valor crítico y así no se produce daño en el fruto.

En contraste con las condiciones estáticas de la atmósfera controlada (CA), la atmósfera dinámica (DCA), bajando el oxígeno a los valores más bajos tolerados por el fruto (nunca menores de 0.4 kPa O2) reduce las reacciones de oxidación, los procesos de senescencia y previene del desarrollo de alteraciones fisiológicas como el escaldado superficial y la degradación de la calidad. Esta técnica denominada también DCA-CF (atmósfera controlada dinámica-fluorescencia de la clorofila) se está aplicando a escala comercial en diferentes países, para la conservación de manzanas cv. 'Red Delicious', 'Braeburn', 'Granny Smith', 'Golden Delicious', 'Cripps Pink', 'Fuji', 'Gala', y otras, pero se requieren ensayos previos antes de su aplicación comercial.

Técnicas ILOS También se han observado resultados muy prometedores, para periodos de conservación cortos con la técnica ILOS, que consiste en crear un estrés con bajo oxígeno al principio del almacenamiento, seguido por una conservación en ULO-CA (atmósfera controlada con muy bajo oxígeno). En almacenamientos más prolongados se puede mejorar el régimen ILOS repitiendo el estrés de O2 (ILOS+) durante la conservación, con lo cual también se previene la aparición de escaldado en manzanas.

Se ha demostrado que tratamientos poscosecha con bajo oxígeno (ILOS) a 20ºC durante 10 días en manzanas, pueden proporcionar una mejor calidad organoléptica después de la conservación y una menor incidencia de bitter pit.

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Otros avances No

son

sólo

las

atmósferas

controladas

son

objeto

de

investigación, también ha habido trabajos relativos a cámaras de maduración. Recientemente se ha presentado un tipo de cámara de bajo coste, para maduración del plátano. También se han hecho ensayos de modulación

de

la

temperatura

de

las

cámaras,

junto

con

un

acondicionamiento con etileno, con el objetivo de estimular la maduración de algunas peras que tienen dificultades para madurar después de la cosecha, como la pera cv. ‘Barlett’, y ha resultado una mejora de la calidad organoléptica y sensorial de la misma. A su vez se han hecho ensayos de acondicionado con etileno para reducir la pérdida de calidad de naranjas almacenadas en frío.

Aplicación de nuevas tecnologías Las nuevas tecnologías de la información y comunicación (TIC) se están adaptando cada vez más a los sistemas de manipulación, conservación, clasificación y transporte de los productos hortofrutícolas y constituyen un importante foco de atención.

Por otro lado las técnicas no destructivas para la evaluación de la calidad, incluyendo la visión artificial, la espectroscopia, los rayos X, la resonancia magnética, el contacto mecánico y la frecuencia acústica son a su vez objeto de gran parte de las investigaciones en los últimos años.

También se están desarrollando diferentes tipos de sensores, que se aplican a los sistemas de manejo, conservación y transporte de frutas y hortalizas, sensores químicos, redes de sensores inalámbricos o detectores de radiofrecuencia. Para la adaptación de estas nuevas tecnologías al campo de poscosecha, se requiere un conocimiento profundo de los vegetales a los que hay que aplicarlas, por lo que las investigaciones en este campo suelen ir acompañadas de estudios fisiológicos del producto. Actualmente las tecnologías basadas en las radiaciones electromagnéticas, tienen el mayor potencial en el campo de la poscosecha y su éxito precisa de la combinación de sensores eficaces

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con potentes modelos matemáticos, que son a su vez, objeto de estudio e investigación. La espectroscopia óptica supone el área de mayores avances en los equipos de evaluación de la calidad de frutas y hortalizas. La interacción entre la radiación y el material vegetal, independientemente del rango que se utilice (UV, VIS, NIR) posee básicamente tres diferentes modos de aplicación según la presentación, interactancia, reflectancia, o transmitancia.

Figura 4. Sistemas de visión artificial con imágenes multiespectrales para máquinas de clasificación (UPM, Madrid)

Visión artificial La visión artificial en blanco y negro o en varios colores presenta el mayor interés en la medida no destructiva de la calidad de frutas y hortalizas en línea. La radiación en el visible, VIS (400–780 nm) provee información sobre las propiedades que en la apreciación sensorial se definen como “color” proporcionado por el contenido en pigmentos, los cuales pueden ser indicativos de la madurez de un fruto. Se ha usado la espectroscopia VIS para cuantificar la síntesis de licopeno y la degradación de la clorofila en tomate. Esta técnicas permite evaluar otros aspectos de la calidad externa aparte del color, como la detección de defectos en cítricos. Se han utilizado imágenes desde el VIS hasta la región de emisión térmica (400-5000 nm) de la superficie de frutos consiguiendo detectar magulladuras tempranas de diversa profundidad. Se ha estudiado la relación entre la firmeza de los tejidos y las propiedades ópticas (de 400 a 1050nm) en manzanas cv.‘Royal Gala’. Otras

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metodologías no pensadas para la poscosecha han resultado también útiles en este campo, como el analizador de imágenes WinDIAS diseñado para medir áreas foliares y diferenciar entre hojas sanas y enfermas, se ha usado para medir los daños por frio en berenjena y el bufado del tomate. Se ha podido comprobar que el empleo de este software constituye una herramienta útil y precisa para determinar con precisión la diferente sensibilidad al frío de las variedades de berenjena.

Radiación en el rango del infrarrojo La radiación en el rango del infrarrojo (NIR) cercano (800–1100 nm ) y menos cercano (1000-2500nm) se utiliza ampliamente en la detección de componentes relacionados con la calidad, azúcares, sólidos totales y ácidos. Existe una inmensa bibliografía sobre las aplicaciones de los sensores NIR para la medición de la calidad. En este ámbito, se comercializan desde hace más de 15 años diversos equipos para la determinación en línea, de la calidad interna de frutas y hortalizas.

Actualmente también se comercializan equipos manuales, que combinan longitudes de onda de VIS y del NIR para determinar índices de calidad.

Otros ensayos demuestran que también pueden determinar calidad interna, como textura, sabor, valor nutritivo, componentes químicos defectos internos y fisiopatías de algunos frutos. Se han elaborado modelos de clasificación para discriminar manzanas cv.‘Braeburn’ afectadas

por

pardeamiento

interno

usando

espectroscopia

de

reflectancia. La espectroscopía en el infrarrojo medio, MIR (2500- 4000 nm), constituye un rango más específico para la detección de moléculas, pero está lejos de poder ser introducida en equipos de calibración, aunque en tomates, de forma experimental se ha podido evaluar materia seca, sólidos solubles, acidez total, ácido cítrico con resultados medianos, que no parecen mejores que los obtenidos con el índice refractométrico.

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Figura 5. Sistema NIR para medida de la calidad (SACMI) Espectroscopia de fluorescencia La espectroscopia de fluorescencia se encuentra en una fase avanzada de su desarrollo y es también una técnica espectroscópica en la que se capturan espectros de emisión del objeto tras su excitación con un rayo de luz. Estos espectros de emisión son muy específicos de los diferentes componentes químicos, así existe una especificidad grande entre la radiación y las especies químicas que emiten la respuesta.

Mediante esta técnica se han podido detectar cambios en flavonoides, fenoles, radicales libres, y azúcares en algunos frutos, como la mora. Los sensores de fluorescencia constituyen una parte importante de la tecnología de las atmósferas controladas dinámicas (DCA), tal como se ha indicado anteriormente. También se ha usado luz violeta de 450nm para obtener imágenes de fluorescencia pluriespectral en tomates para la detección de excrementos de insectos que pueden presentar riesgos de patógenos en fruta fresca y hortalizas. A este respecto se ha desarrollado un algoritmo, de forma que el ratio entre dos bandas de fluorescencia permite detectar la contaminación por estos excrementos. Este algoritmo podría tener un cierto interés para la inspección sanitaria de tomates.

Rayos X Los rayos X son una técnica que se emplea en la mayoría de industrias alimentarias, para la detección de cuerpos extraños en los

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procesos alimentarios y envasados. Con esta técnica también se consigue detectar diferencias en contenidos en agua y otros compuestos, lo cual permite usarla, salvados los peligros que supone su utilización, para detectar fisiopatías como el pardeamiento interno en manzanas, vitrescencia en piña, daños por congelación en cítricos, alteraciones en el hueso en melocotones y cerezas, o presencia de insectos. Actualmente se está investigando sobre la cuantificación y caracterización de la estructura interna de la granada mediante esta técnica. También se ha hecho una caracterización micro estructural de variedades de kiwi comerciales usando rayos X. La tomografía computarizada (CT) puede ser una herramienta para clasificar castañas frescas in vivo en líneas de clasificación, que a su vez permite detectar podredumbres internas.

Resonancia magnética nuclear La resonancia magnética nuclear (NMR) se considera la técnica más poderosa para la identificación de características estructurales y moleculares internas de productos vegetales. Con ella puede obtenerse información tanto de componentes (agua, grasa, y otros) como de la estructura y microestructura. Existen estudios en aguacate, tomate, kiwi, plátano, chirimoya, manzana, pera, fresa, melocotón, cebolla, patata, naranja, pepino, mango, para determinar defectos, fisiopatías, y madurez.

Las imágenes espaciales (MRI) por resonancia magnética permiten entender mejor los desórdenes en poscosecha que cualquier otra técnica.

La resonancia magnética puede proporcionar imágenes de daños por frío (chilling injury) en frutos de tomate (Solanum lycopersicum L.) cv. ‘MicroTom’, las cuales se correlacionan bien con los síntomas de daños producidos en el interior del fruto, pero no en el pericarpo del fruto. En calabacín con esta técnica se pueden diferenciar las señales de las células de los tejidos afectados por los daños por frío, las cuales son mucho más intensas que en los tejidos no afectados, indicando que en las membranas de estas células incrementan su permeabilidad. Un problema para aplicar esta técnica es el tiempo que está tardando el desarrollo de equipos industriales adaptados a la industria agro-alimentaria.

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Medidas mecánicas y acústicas Las medidas mecánicas y acústicas también forman parte del mundo instrumental para evaluar la calidad de forma no destructiva. Estas técnicas que requieren el contacto sensor-fruto, incluyen la respuesta a impactos, respuesta mecánica o respuesta acústica. Existen aparatos en el mercado que determinan de forma rápida la calidad en función de la respuesta al impacto.

Figura 6. Medida de la calidad mediante técnica de impacto (SINCLAIR) En algún caso se han combinado los dos tipos de medidas (mecánica y acústica) en equipos comercializados, tanto de mesa como en línea. El método de vibración sonora puede ser un método no destructivo muy rápido de medida de la textura del fruto, de alguna manera equivalente a la firmeza. En cualquier caso esta

técnica proporciona

información sobre las propiedades mecánicas de la fruta entera, a diferencia de la punción que indica simplemente la resistencia a la penetración en una zona superficial de la pulpa. En la mayoría de trabajos realizados con estos equipos se ha tratado de correlacionar el tipo de respuesta con los parámetros tradicionales que definen la calidad. Hasta el momento, en frutas como la manzana, el melocotón y la pera, no se han obtenido muy buenas correlaciones de la medida acústica con la firmeza medida con los métodos de referencia tradicionales de punción, habiendo importantes fuentes de variación según la variedad, la madurez o el grado de hidratación de la fruta. Sin embargo, el sensor acústico ha demostrado ser una buena herramienta para medir cambios de textura en kiwi donde

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se pueden apreciar cambios notables en la medida acústica aún después de que la firmeza haya alcanzado un valor mínimo. Esto demuestra que el sensor acústico podría seguir los cambios en la textura de la fruta durante un período de tiempo más largo, independientemente de cuáles sean las causas de esos cambios, la degradación enzimática de la pared celular o la pérdida de agua. También se ha probado la técnica de resonancia acústica para estudiar los cambios en la textura en los frutos de hueso (melocotones y nectarinas) y tratar de distinguir entre dos tipos de cinéticas de pérdida de firmeza diferentes, los fundentes (melting) y no fundentes, comprobándose que los cambios en la textura que se pueden apreciar con la penetrometría clásica (manual o con el texturómetro ), mediante la técnica acústica no se pueden diferenciar fundentes (maduración rápida) y no fundentes (maduración lenta). Se han hecho correlaciones entre parámetros de calidad estándar y frecuencia acústica (AWETA) en manzanas cv. ‘Golden Smoothee’ y ‘Fuji’ y en peras cv. ‘Flor de Invierno’, procedentes de cultivos ecológicos y de cultivos tradicionales, las correlaciones entre la medida acústica y la firmeza convencional medida con un penetrómetro, son diferentes según el cultivar y el periodo de conservación. En otros casos, estos equipos se han utilizado para detectar alteraciones poscosecha, por ejemplo combinando equipos NIR y AWETA para correlacionar los daños por frío con el estado de maduración del fruto en melocotones.

Figura 7. Medida de la calidad mediante técnica acústica (AWETA)

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Narices electrónicas Otras tecnologías se están usando para evaluar la calidad aromática y sensorial de los productos, entre ellas las llamadas narices electrónicas, las cuales están formadas por una matriz de sensores químicos de gases con una amplia sensibilidad. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistencia que presenta su capa activa cuando se depositan sobre ella diferentes compuestos volátiles. La utilización de estos sensores aromáticos ha permitido discriminar entre tres variedades de manzana ‘Golden Delicious’ ‘Royal Gala’ y ‘Egremont Russeten’ tras un día a 21ºC. También se han podido detectar las emisiones de volátiles generados por manzanas cv. ‘Pink Lady’ ‘Fuji Nagafu 6’, peras cv.

‘Doyanne du Comice’, melocotones cv. ‘Royal Glory’ y nectarinas cv. ‘Big top’, pudiendo monitorizar el proceso de maduración. A su vez, se ha desarrollado un equipo de este tipo para monitorizar la calidad sensorial y el aroma durante el almacenamiento frigorífico de cuatro variedades de melocotón.

Figura 8. Melocotones ‘Royal Glory’ recién cosechados. (Lleida, España) Por otro lado se ha comprobado que los sensores basados en nano-metales pueden usarse para la detección del etileno durante el almacenamiento y cadena de distribución de flor cortada, lo que permite un mayor control de la calidad de las flores. Se ha usado la nariz electrónica para la detección de volátiles de Escherichia coli en lechuga, pero no ha sido posible detectar los volátiles de Salmonella.

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Etileno y MCP El etileno juega un papel clave en la vida poscosecha de la mayoría de los productos hortofrutícolas por lo que una buena parte de las investigaciones se centran en tratar de obtener un conocimiento más profundo del comportamiento de esta hormona y de los procesos que ésta regula. El etileno regula la maduración en frutos climatéricos y es la hormona responsable de muchos de los procesos relacionados con la senescencia.

Figura 9. Sistema con flujo contínuo de aire para medida de la producción de CO2 y etileno de frutas (UdL-IRTA, Lleida)

En frutos climatéricos la maduración puede continuar una vez separados de la planta madre, cosa que no ocurre en los frutos no climatéricos. En algunos trabajos se siguen estudiando determinados aspectos relativos a la maduración en los dos tipos de frutos. Se ha comprobado que las fresas, fruto no climatérico, sorprendentemente puede madurar separadas de la planta, aunque los frutos madurados fuera de la planta (recolectados inmaduros) no tienen la misma calidad que los recolectados en el estado de madurez óptimo, los primeros, tienen un contenido menor en acido málico, glucosa, fructosa, y sacarosa, ello indica que este fruto precisa un continuo aporte de asimilados procedentes de la fotosíntesis para finalizar su maduración. El parámetro que se ha visto más alterado por la maduración fuera de la planta ha sido el aroma.

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Figura 10. Clasificación y envasado de fresas (Wierzbica, Polonia)

1-MCP Un capítulo aparte, en las investigaciones de poscosecha, merecen las relativas al uso de 1-metilciclopropeno (1-MCP). A raíz del descubrimiento de esta molécula a mediados de los años noventa, ha tomado un protagonismo importante el papel del etileno y la inhibición del mismo, a fin de regular aspectos relacionados con la fisiología de la maduración y senescencia.

Figura 11. Esquema de la fórmula química del 1-MCP (1-metilciclopropeno)

Muchos de estas investigaciones van acompañadas de estudios sobre los genes implicados en estos procesos, habiéndose avanzado mucho en el conocimiento de la regulación génica del metabolismo del etileno. Hasta ahora hace pocos años para la eliminación o reducción del

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etileno en los productos hortofrutícolas se habían utilizado adsorbedores de etileno, tipo permanganato potásico, y quemadores catalíticos en espacios o contenedores cerrados durante el transporte o en cámaras de conservación. Hoy en día la tendencia es la reducción de la producción de etileno por parte de los frutos, más que a su eliminación en la atmósfera cuando éste ya se ha acumulado. Desde hace años, muchas de las investigaciones se han centrado en el estudio de la aplicación del 1MCP en cualquier tipo de producto y la respuesta que en ellos provoca. La utilización del 1-MCP ha permitido un control del etileno y de los procesos que éste regula durante la poscosecha de frutas y hortalizas, lo cual ha abierto un nuevo camino en el conocimiento de los aspectos del metabolismo en los que el etileno está involucrado. Esta molécula que bloquea los receptores del etileno, se ha mostrado como una herramienta útil pero no utilizable por igual en todos los productos, requiriendo un estudio muy específico para cada caso, ya que su efecto varía según las condiciones de la aplicación y las características del producto. El empleo del 1-MCP abrió un amplio abanico de posibilidades para regular la maduración y senescencia, pero su utilización no está libre de problemas ya que se ha demostrado que puede dar resultados no deseables. En los últimos años se ha estado investigando el efecto producido en prácticamente

todos

los

productos

hortofrutícolas

ya

que

las

investigaciones se han extendido a todos los laboratorios de todo el mundo y su estudio se ha llevado a cabo en todos los países. Después de 20 años del descubrimiento el 1-MCP, esta molécula se ha erigido como una nueva posibilidad para alargar la vida útil del producto, pero no está libre de riesgos y dificultades en su aplicación. Hoy en día todavía se están tratando de ajustar las dosis y la forma de aplicación a una gran cantidad de productos, ya que la efectividad del 1-MCP viene afectada por diversos factores tales como la especie y variedad, la temperatura, las dosis, duración del tratamiento, grado de madurez, la concentración de etileno interno, la temperatura de conservación o los días transcurridos después de la cosecha. Aunque la mayoría de los estudios se están haciendo en frutos y hortalizas de fruto, también se está estudiando su aplicación en otros productos hortofrutícolas, como las flores cortadas o algunos

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tubérculos como los boniatos. La aplicación de 1-MCP en uva de mesa, mantiene la firmeza y retiene el ácido ascórbico y el contenido total de antocianos de las bayas. Las aplicaciones de 1-MCP pueden mejorar la calidad sensorial de peras cv.‘Abbé Fétel’ y se ha estudiado cómo influye la temperatura de almacenamiento y el sistema de atmósfera (aire, CA, DCA) sobre peras tratadas con esta molécula. En piña la aplicación de 1MCP puede incrementar la resistencia a los daños por frío (chilling injury), regulando el metabolismo de la glutationa. En frutos en los que el daño por frío provocan un aumento de la producción de etileno, como el níspero, la piña, el kaki o el aguacate, puede usarse 1-MCP para controlar el desarrollo del daño. Los tratamientos con 1-MCP han resultado eficaces para mantener la calidad en la granada. Sin embargo tratamientos con 1MCP y etileno no evitan el desarrollo de los daños por frío (4ºC) en chirimoya. Se han usado los tratamientos con 1-MCP para reducir la abscisión de las orquídeas cv. ‘Mokara’.

En manzanas y peras, la aplicación del 1-MCP, permite mantener la firmeza de cosecha después de una larga conservación, pero en algunas variedades de peras y en otros frutos como la papaya, puede provocar un bloqueo prolongado de la maduración, en función de la dosis aplicada y el estado fisiológico del fruto. En la actualidad parte de las investigaciones ligadas al 1-MCP se centran en buscar sistemas de reversión de este bloqueo de la maduración, mediante modulación de temperaturas o aplicaciones simultáneas de etileno. Por ejemplo peras cv. d’Anjou’ tratadas con 1-MCP si se conservan 8 meses a -1ºC, no desarrollan la capacidad de madurar debido a la baja concentración de etileno interno del fruto, sin embargo si se conservan a +1ºC producen suficiente etileno interno y pueden desarrollan la capacidad de madurar después de 8 meses de conservación y 7 días a 20ºC, sin síntomas de escaldado superficial.

El 1-MCP se ha mostrado también muy eficaz en el control de alteraciones poscosecha de determinados frutos.

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Figura 12. Pera ‘Banquilla’ en un estado avanzado de descomposición interna

En general la aplicación de 1-MCP puede prevenir la aparición de alteraciones como la descomposición interna o el corazón pardo de peras y puede controlar el escaldado superficial, siendo muy efectivo en la variedad de manzana ‘Grannhy Smith’.

Figura 13. Desarrollo de escaldado superficial en manzanas ‘Granny Smith’ tratadas con 1MCP (izquierda) y sin tratar (derecha) (UdL-IRTA, Lleida)

Sin embargo en algunos casos no está exento de problemas ya que puede provocar una alteración nueva en la variedad ‘Golden’ llamada difusse skin browning (DSB) en manzanas cultivadas en zonas cálidas, o bien intensificar las manchas de plara y bitter pit en manzanas con poco calcio. También se está estudiando el efecto del 1-MCP sobre diferentes procesos metabólicos, como por ejemplo el metabolismo del ácido 1aminopropano 1-carboxílico (ACC) precursor del etileno y su efecto sobre

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la actividad de los enzimas ACC-sintasa (ACS) y ACC-oxidasa (ACO), o sobre el estrés oxidativo y el potencial antioxidante de diferentes frutos durante la conservación. A su vez se ha utilizado para estudiar la expresión de genes ligados a algunas alteraciones como el colapso de la corteza en naranjas cv.‘Navel’ o el efecto de los daños por frío en calabacín. Últimamente se ha desarrollado una nueva técnica de aplicación del 1-MCP en forma de micro-burbujas acuosas en solución, que ha sido eficaz para retrasar la maduración de los plátanos, esta técnica podría usarse como un método alternativo en poscosecha cuando la aplicación del 1-MCP en forma gaseosa no fuera posible.

Control de daños por frío

Figura 14. Plátanos con síntomas de golpes y daños por frío (San José, Costa Rica)

Gran parte de las investigaciones realizadas en los últimos años se han centrado en entender los procesos fisiológicos que tienen lugar en frutas y hortalizas durante el periodo poscosecha a fin de controlar y reducir los efectos perjudiciales de las condiciones de estrés a las que están sometidas durante este periodo (daños por frío, daños mecánicos, procesos oxidativos, anoxia etc.). Se trata de conocer mejor los mecanismos de resistencia frente a estas situaciones estresantes provocadas por los propios sistemas de conservación entre ellos el frío.

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Los daños por frío (chilling injury) afectan a gran número de frutos u hortalizas cultivadas en zonas o periodos cálidos, se inducen durante el almacenamiento en frío y los síntomas se desencadenan después de ser transferidos a temperaturas altas.

Una buena parte de las investigaciones abarcan las respuestas metabólicas ligadas a estos daños y los mecanismos y tratamientos para evitar su aparición. Muchas de las frutas y hortalizas más comunes, entre ellas limones, mandarinas, plátanos, naranjas, espárragos, judías, pepinos, calabacines, berenjenas, patatas, boniatos o tomates, son sensibles a sufrir daños por frío, si se almacenan a temperaturas inferiores a una temperatura crítica. Los síntomas dependen de la especie, pero generalmente

se

manifiestan

como

manchas

marrones

(picado)

decoloración y senescencia interna. Varias técnicas poscosecha pueden ser efectivas en el manejo de los daños por frío, entre ellos el preacondicionado con temperatura, el calentamiento intermitente, altos niveles de oxígeno, tratamientos de calor, envases con atmósferas modificadas, tratamientos con reguladores del crecimiento, tratamientos con sustancias naturales o una recolección en la madurez adecuada. Se ha comprobado que los tratamientos con ácido jasmónico o metil salicilato en pimiento incrementan la actividad de una oxidasa alternativa en la vía respiratoria y tambien favorecen el aumento de proteínas de choque de calor en tomates. En pimientos, los tratamientos con ácido salicílico pueden mejorar los daños por frío y preservar la calidad. Tratamientos con agua caliente a 45ºC previenen los daños por frío en kiwi. En peras un preacondicionamiento con temperatura, eleva el contenido de antioxidantes y en calabacín aumenta la actividad de los enzimas antioxidantes y de la enzima s-adenosin (SAM) descarboxilasa incrementando los niveles de espermidina y espermina. Las frutas de origen tropical y subtropical son sensibles a los daños por frío, que se manifiestan generalmente con manchas marrones en la superficie, pardeamientos internos, pérdida de la capacidad de madurar, desarrollo de una textura lanosa y senescencia.

Para evitar el desarrollo de los daños por frío se han usado técnicas como el encerado, la radiación con UV-C, o tratamientos químicos con metil jasmonato (MeJA) metil salicilato (MeSA) ácido ϒ- amino butírico (GABA), 1-MCP, óxido nítrico, acido oxálico u otros componentes naturales. En

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níspero el tratamiento con MeJA favorece la actividad antioxidante, incrementa el contenido en GABA endógeno y prolina manteniendo un alto grado de insaturación en los lípidos de las membranas. En melocotones el tratamiento con GABA induce un incremento de la actividad antioxidante y mantiene un alto contenido de adenosin trifosfato (ATP). La combinación de calor con MeJA o MeSA tiene un efecto sinérgico aliviando los daños por frío e induciendo una mayor actividad antioxidante tambien en melocotones. Se han probado baños con agua caliente y molibdeno para mitigar los daños por frío en limón y se ha estudiado la relación entre las proteínas de choque de calor (HSP70) y su posible relación con el metabolismo de las poliaminas. En los últimos años se han estudiado tambien los sistemas antioxidantes no enzimáticos y enzimáticos en el desarrollo de los daños por frío en calabacín. Respecto a los daños por frío en calabacín, se han hecho análisis histológicos, bioquímicos y moleculares para dilucidar la respuesta diferencial de las zonas dañadas y no dañadas del exocarpo de los frutos. Durante el almacenamiento en frío se detectaron diferencias en los niveles de malondialdehído y peróxido de hidrógeno indicadores del estrés oxidativo, también de la expresión génica y de la actividad de enzimas antioxidantes. En otros ensayos, se ha estudiado la relación del etileno con los daños por frío en diferentes variedades de calabacín, se ha visto que al conservarlos a 4ºC se induce drásticamente el etileno después de 4 horas a temperatura ambiente, aunque el etileno inducido no parece ser el responsable de los daños por frío. En esta hortaliza la expresión de los genes CpACS1 y CpACO1 no está implicada en la producción del etileno inducido por el frío. Para incrementar la tolerancia al daño por frío en chirimoya durante la conservación a bajas temperaturas, se han estudiado dos isoenzimas relacionados con la integridad de las membranas, después de un tratamiento con CO2 de 3 días, así como la relación de los daños por frío con la respiración, emisión de etileno y oxidación de las membranas celulares mediante un análisis proteómico por electroforesis. Se sabe también que los fructo-oligosacaridos (FOS) tienen un importante papel en la protección de las plantas frente a estreses ambientales, en este sentido se han identificado 5 fructo-oligosacaridos en uva de mesa cv. ‘Cardinal’, 1-ketosa, neokestosa, nystosa, nystosa b y kestopentaosa y su influencia frente a las temperaturas frías y a los tratamientos con CO2. Los altos

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niveles de CO2 afectan al contenido de FOS incrementando las series de inulina y los tejidos tratados preservan su estructura celular después de 22 días a 0ºC, mientras que los no tratados presentan un alto grado de desorganización de los tejidos. Por otro lado se ha visto que la presencia de carotenoides en las zonas rojas del pomelo tiene un efecto protector de los daños por frío en la piel. Se ha investigado la regulación molecular ocasionada por este tratamiento, comprobando que se da un aumento de la expresión del gen AcCBF. El escaldado superficial que afecta a manzanas y peras, puede considerarse a su vez, un daño por frío desencadenado por una conservación frigorífica demasiado prolongada, entre los últimos estudios en este campo, está la descripción de todo el proceso bioquímico del desarrollo del escaldado superficial en pera cv.

‘Rocha’.

Tratamientos para mantener la calidad Un tema que interesa particularmente, es el mantenimiento de la calidad durante el periodo poscosecha. Es por ello que algunos investigadores han profundizado en el estudio de los componentes que determinan esa calidad a la vez que han ensayado aquellos tratamientos que previsiblemente puedan mejorarla. Se ha estudiado el efecto que produce una larga conservación en frío, en la calidad sensorial de melocotones y nectarinas. Se ha visto que las nectarinas mantienen una calidad más consistente que los melocotones en el periodo poscosecha.

La aceptabilidad se correlaciona con la textura, la jugosidad, el dulzor y el ‘flavor’, sin embargo el sabor ácido parece independiente de la aceptabilidad. La evaluación de la calidad de distintas variedades de melocotones y nectarinas, cultivados mediante sistemas de producción orgánico y estándar, ha demostrado que la calidad nutritiva y la aceptabilidad del consumidor dependen más de la variedad que del sistema de producción. Se han estudiado los metabolitos relacionados con el desarrollo del ‘flavor’ en chirimoya (Annona cherimola Mill) y su relación con la fisiología de la maduración. En kiwi cv. ‘Hayward’ se ha encontrado una correlación significativa con los compuestos fenólicos totales y la capacidad antioxidante. Los envases con atmósfera modificada se ha visto que producen cambios en la actividad antioxidante y calidad poscosecha

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de granadas cv. ‘Hicrannar’. En la actualidad se están ensayando un sinfín de tratamientos para mantener la calidad en poscosecha. El ácido oxálico se ha mostrado como un tratamiento innovador en alcachofa, retrasa el proceso de deterioro, reduce la respiración y la pérdida de peso y la degradación de la clorofila. La aplicación de los ácidos oxálico y salicílico ha resultado beneficiosa en el mantenimiento de la firmeza, y en la reducción de la carga microbiana durante la poscosecha de alcachofas ‘Blanca de Tudela’. Se ha comprobado que el tratamiento poscosecha con poliaminas mantiene la calidad y alarga la vida útil de uva de mesa (Vitis vinifera L.) cv. ‘Flame Seedless’. Aplicaciones de putrescina en mango mejoran la capacidad de los enzimas antioxidantes y mantiene mejor calidad de los frutos durante la maduración y conservación. También, la aplicación precosecha de poliaminas permite mejorar la calidad de uva de mesa y pistacho. En lichi la aplicación de ácido abscísico, promueve la acumulación de antocianos en el pericarpo, sin afectar la calidad poscosecha. Se ha conseguido una inducción del color en uvas de mesa mediante la aplicación de oligogalacturónidos (OGA’s). La aplicación de (OGA’s) induce la acumulación de antocianinas mejorando la coloración y retrasa la degradación de compuestos fenólicos que favorecen la actividad antioxidante de las uvas de mesa. Se ha demostrado que los carotenoides (40 carbonos) y los apocarotenoides (30 carbonos) tienen un papel esencial en la coloración externa de los cítricos. La aplicación de ‘Fenotiol’ se ha mostrado como una alternativa al 2,4-D (prohibido en la UE) para evitar las alteraciones del cáliz asociadas a la desverdización de los cítricos. La aplicación de ‘Sigmun’, fungicida polivalente aplicado a las plantas de tomate, ha producido un incremento de la producción de frutos y ha retrasado las pérdidas de peso, las de firmeza y los cambios de color de los tomates durante el almacenamiento. Para retrasar la maduración en árbol y a su vez la recolección, se ha ensayado la aplicación de acido giberélico y calcio en mandarinas cv. ‘Satsuma’. Se ha estudiado la influencia del metil jasmonato en precosecha y poscosecha sobre el contenido de flavonoides y su metabolismo en frambuesa roja. La exposición a vapores de etanol en los caquis cv.‘Giombo’ ha permitido quitar la astringencia.

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Se ha estudiado el efecto de la aplicación de diferentes fuentes de energía (sacarosa, glicerol y ATP) para evitar el colapso de la corteza de las naranjas ‘Navel’. En tomates, se han estudiado los efectos del selenio sobre la maduración y calidad. En manzanas cv. ‘Braeburn’ se ha llevado a cabo un estudio de determinados metabolitos, de su incremento (alanina, galactosa, manitol, sorbitol, xilosa) o su descenso (malato, sacarosa) y su distribución dentro de la pulpa durante el desarrollo de la alteración internal browning, durante conservaciones prolongadas. Se han estudiado las zonas de abscisión de diferentes cultivares de cereza que se recolectan sin pedicelo, mediante microscopia electrónica de barrido a baja temperatura, microscopia óptica y estero-microscopía de alta resolución.

Recubrimientos comestibles Los recubrimientos comestibles, también ha sido objeto de investigación a fin de mejorar la calidad de los productos. Se han incorporado extractos de hojas de arándanos a los recubrimientos de quitosano para preservar la calidad de los arándanos frescos. Se ha visto que aplicaciones con quitosano en pre o poscosecha alargan la calidad durante la vida útil de las frambuesas. Los recubrimientos con quitosano y antioxidantes regulan la maduración de los tomates bloqueando la producción de etileno y facilitando la producción de poliaminas. Se han ensayado recubrimientos comestibles en ciruelas ‘Reina Claudia Verde’, para reducir las fisiopatías durante la conservación y retrasar la senescencia. La impregnación al vacío de gel de Aloe vera mantiene la calidad poscosecha de melocotones y cerezas.

Calcio Desde hace mucho tiempo una buena parte de la bibliografía referente a la calidad en poscosecha, se ha centrado en el papel del calcio, tanto en el control de alteraciones como en el mantenimiento de la calidad una vez recolectado el fruto. El calcio en el fruto es por lo general mucho menor que el contenido foliar y a pesar de ello el calcio es un

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elemento esencial implicado en la división y elongación celular y por tanto en el crecimiento del fruto. Además tiene un efecto positivo sobre diferentes parámetros que determinan de calidad y la vida poscosecha como la firmeza y el control de algunas alteraciones, ocupando un papel relevante el control del bitter pit en manzanas. En la actualidad aunque se siguen realizando investigaciones a fin de profundizar en el conocimiento de esta alteración, se están ampliando las aplicaciones de calcio a muchos otros frutos.

Figura 15. Manzanas Golden afectadas de bitter pit En relación al bitter pit de manzanas, se han evaluado los contenidos minerales en diferentes momentos de desarrollo de la manzana 80, 100 y 157 después de plena floración, se ha visto que cambios en la funcionalidad del xilema durante el desarrollo de la manzana, pueden determinar la concentración final de calcio en el fruto y el desarrollo de bitter pit. Se ha comprobado que hay diferencias en el contenido mineral (N, P, K, Ca y Mg) según la porción del fruto analizada, endocarpio, mesocarpio, y epicarpio, a la vez que se ha determinado el mejor tejido para hacer el análisis mineral y poder discriminar frutos con posibilidad de desarrollar bitter pit. El mejor tejido ha resultado ser la piel en manzanas cv.‘Fuji y la pulpa en manzanas cv. ‘Catarina’, y en las dos variedades el contenido mineral que discrimina mejor entre los frutos con y sin bitter pit es el ratio Mg/Ca. Se ha estudiado el efecto combinado de tratamientos poscosecha con cloruro cálcico y ceras en manzanas cv.

‘Golden Delicious’ y Red Delicious’. Se ha identificado una proteína de

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18kDa en los tejidos afectados por bitter pit y en tejidos afectados por vitrescencia en manzanas que podría ser un indicador de alteraciones causadas por estrés en las plantas.

Las aplicaciones de calcio en relación a la calidad y al control de alteraciones en otros frutos diferentes a la manzana, también han sido objeto de estudio en los últimos tiempos. Se han realizado tratamientos foliares de calcio para mejorar el craking o rajado en cereza. Se han comparado los tratamientos con cloruro cálcico (inorgánico) con acetato cálcico (orgánico), viendo que el primero proporciona más firmeza y rigidez pero no mejora el rajado, el segundo sin embargo sí mejora el rajado. Las cerezas tratadas con calcio también retrasan su maduración.

Figura 16. Inspección sanitaria de cerezas (Santiago de Chile, Chile) El tratamiento con calcio (CaCl2) en melones cv. ‘Galia’, 15 y 7 días antes de la cosecha mejoran la firmeza de los frutos y no afecta a otros parámetros de calidad. Por otro lado se ha estudiado el efecto de los tratamientos foliares de calcio en forma de sal orgánica (acetato cálcico) para prevención de la mancha vitrescente en melocotón de la D.O. ‘Calanda’, comparándolo con la sal inorgánica que puede presentar elevada toxicidad a concentraciones elevadas, resultando que los

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tratamientos con calcio (independientemente de la sal utilizada) logran aumentar la firmeza de los frutos, y una menor incidencia de la mancha vitrescente en la recolección, sin embargo un aumento del número de aplicaciones de calcio, no se traduce necesariamente en un incremento en la calidad de los frutos.

Genómica

Figura 17. Genoma de la patata, características de los 12 cromosomas (X. Xu et al. (2011) Nature: 475 189-197)

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El auge que ha tenido en los últimos años la genómica en todos los campos de la biología, ha proporcionado un mayor conocimiento de la regulación de los procesos bioquímicos implicados en la poscosecha, como la maduración, las alteraciones fisiológicas o la resistencia a los patógenos.

Muchos de los estudios fisiológicos y bioquímicos que se realizan hoy en día, van acompañados de un estudio de los genes implicados, ejemplo de ello son los trabajos que se citan a continuación. Se han estudiado los cambios en la estructura y en la dinámica de la pared celular durante la pérdida de firmeza, mediante OMICs basados en la expresión génica. Se ha hecho un aislamiento y análisis transcripcional mediante PCR en tiempo real, de genes relacionados con el estrés oxidativo (APX y CAT), síntesis de etileno (ACO y ACS) y ácido abscisico en uva de mesa.

Se han identificado 7 genes correspondientes a las etapas clave de las rutas de síntesis del ácido ascórbico y 3 genes relacionados con su degradación y reciclaje y se ha estudiado su expresión durante la maduración de frutos de pimiento. En pomelo, se ha hecho un estudio de la expresión de los genes de síntesis de carotenoides y de los genes de síntesis y de los receptores de etileno, durante la conservación en frío.

Acerca de la PCR La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica de biología molecular que permite la rápida replicación del ADN. Con la PCR, cantidades mínimas de material genético pueden ser amplificadas millones de veces en pocas horas permitiendo la detección rápida y fiable de los marcadores genéticos de enfermedades infecciosas, cáncer y desórdenes genéticos.

El uso de la tecnología de la reacción en cadena de la polimerasa ha aumentado mucho la capacidad de los científicos para estudiar el material genético. Desde su invención por científicos de Cetus Corporation en 1983, la PCR ha cambiado la forma en la que se lleva a cabo la investigación y diagnóstico médico. La capacidad de producir rápidamente grandes cantidades de material genético ha permitido avances científicos significativos, incluyendo huella dactilar del ADN y la secuenciación el genoma humano.

Además, la tecnología PCR ha influido mucho en los campos del diagnostico de la enfermedad y manejo del paciente, particularmente en las áreas de SIDA y hepatitis C. Fuente: Roche, http://www.roche.es/portal/roche-spain/acerca_de_la_pcr

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Se ha identificado el sistema de percepción del ABA en naranjas cv. ‘Navelate’ y la influencia del ABA endógeno en la regulación de estos genes. Se ha realizado un estudio transcriptómico del efecto beneficioso del tratamiento con altos niveles de CO2 en la piel de uva de mesa cv.

‘Cardinal’ y se ha visto que el tratamiento gaseoso conduce a la sobreinducción de los procesos biológicos relacionados con la organización de la pared celular. La exposición a bajas temperaturas (0ºC) desencadena en la piel de los frutos procesos biológicos relacionados con la regulación de la transcripción (reparación del DNA) y represión de los genes relacionados con el estrés abiótico. La alteración stem end rind breakdown (SERB) es una alteración de los cítricos consecuencia de un estrés severo, que consiste en el colapso y depresión del flavedo y necrosis de la piel, en relación a esta alteración, se ha visto que la expresión de los genes que codifican las fosfolipasas A2 y fosfolipasas D, en la cv.

‘Navelate’ se da en frutos sometidos a estrés hídrico severo, precediendo al aumento en la incidencia de SERB, esto sugiere la implicación del metabolismo de fosfolípidos en la calidad de la piel de los cítricos y que las fosfolipasas pueden ser marcadores fiables del desarrollo de alteraciones poscosecha. El efecto que algunos tratamientos ejercen sobre la expresión génica, también es objeto de investigación hoy en día. En caqui se ha estudiado la clonación y expresión de los genes de la lipoxigenasa y la actividad enzimática como respuesta a los tratamientos con ABA y GA3.

En mandarina, el tratamiento poscosecha con etileno modifica de forma importante la expresión de las terpeno sintasas (TPS), estimulando la emisión de algunos volátiles e inhibiendo otros, por tanto influye en el aroma. En peras cv. d’Anjou’ tratadas con 1-MCP, la expresión de los genes relacionados con la síntesis de etileno PcACS1, y PcACO1, y los genes señal PcETR1, PcETR2 es extremadamente baja en las tratadas con 1-MCP y conservadas a -1ºC, en cambio a 1ºC se incrementa la expresión de estos genes después de 4 o 5 meses de almacenamiento.

Otros genes (PcCTR1, PcACS2, PcACS4 y PcACS5) permanecen con una expresión muy baja. En brócoli la sobre-expresión del inhibidor BoCPI1 reduce la actividad proteásica, manteniendo el contenido celular de proteína soluble y retrasando la senescencia y la pérdida de clorofila, resultando una menor acumulación del RNAm de 5 genes diferentes (BoCP1, BoCP2, BoCP3, BoCP4, BoCP5) asociados a la senescencia.

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También se ha estudiado la expresión de los genes receptores del etileno en la senescencia de las flores y la expresión de la familia de genes del enzima 1-aminociclopropano 1 carboxílico oxidasa (ACO), en uva de mesa. Por otro lado ha sido objeto de investigación en la poscosecha del brócoli, el efecto de la irradiacion con luz azul y roja sobre el contenido de ascorbato y la expresión de los genes relacionados con el metabolismo de este ácido. Durante la senescencia del brócoli se incrementa expresión del gen (BoSGR) y los tratamientos para retrasar la senescencia o modificar la degradación de la clorofila, reducen la expresión de este gen. La ingeniería genética presenta un alto potencial para mejorar la tolerancia a los daños por frío (chilling injury) mediante frutos genéticamente modificados en los que se les haya trasferido genes de resistencia al daño.

En tomate la sobre-expresión del gen LeFAD3 conduce a un incremento de ácidos grasos insaturados que reducen los daños por frio.

Control de podredumbres En el campo de la patología, la lucha contra las podredumbres poscosecha se centra por un lado, en inducir la resistencia a la infección y por otro en tratar de substituir la aplicación de productos químicos de síntesis (bactericidas o fungicidas). Una de las mayores causas de pérdidas durante la poscosecha es la infección por hongos patógenos.

Tradicionalmente el control de estos patógenos se ha basado en el empleo de fungicidas, sin embargo la aparición de cepas resistentes, las cada vez mayores restricciones legales y las propias cadenas de distribución, hacen necesario encontrar nuevos métodos alternativos de control. Hoy en día para controlar y evitar la infección la tendencia es usar tratamientos físicos o bien el control biológico con microorganismos antagonistas de los causantes de las infecciones. En los últimos años, el campo de la investigación en poscosecha se ha ampliado a un mayor abanico de especies. Especies que antes no se conservaban, ahora representan una ampliación de oferta en los mercados. El conocimiento de las respuestas de defensa de los frutos u hortalizas frente a patógenos y de los mecanismos de virulencia y especificidad de estos patógenos, constituyen un paso muy importante para dirigir la búsqueda de nuevos tratamientos de control alternativos a los fungicidas usados hasta ahora. Los frutos son

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sensibles a un rango limitado de patógenos y además su sensibilidad no es uniforme a lo largo de la maduración. Generalmente los frutos inmaduros son más resistentes y esa resistencia se va perdiendo a medida que el fruto madura. Por otro lado los frutos responden activamente al ataque de un patógeno activando sus defensas. La amplitud y rapidez con que se despliegan estas defensas son los dos factores principales que determinan que el patógeno pueda controlarse y por lo tanto que se produzca la podredumbre. Hay dos grandes tipos de aproximaciones en el control de patógenos, que no son excluyentes entre sí, por un lado las que están dirigidas directamente al patógeno y por otro las encaminadas a mejorar la capacidad defensiva del huésped. En el primer tipo es en donde se ubican los fungicidas usados actualmente, sin embargo hoy en día existen otras aproximaciones encaminadas a detener a los patógenos.

Figura 18. Manzana ‘Golden’ infectada por Penicillium expansum Entre los hongos más estudiados en poscosecha están Penicillium digitatum que produce grandes pérdidas en frutos cítricos y Penicillium expansum en frutos de pepita, pero se siguen estudiando e identificando los agentes microbianos que provocan las podredumbres en otros tipos de frutos o productos vegetales. Dentro de los grupos microbianos implicados en el deterioro de las cerezas, las levaduras constituyen una población importante. Se han caracterizado un total de 80 levaduras aisladas de

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cerezas tipo ‘Picota’ durante su almacenamiento en atmósfera controlada (8% O2 +10% CO2) durante 45 dias.

La trufa negra (Tuber melanosporum) cada vez es más conocida y apreciada para su consumo en fresco, presenta una alta población microbiana en los ascocarpos lo que constituye uno de los factores que limitan su vida útil tras la cosecha a 2-3 semanas, pero además el hecho de que en la mayoría de las ocasiones se coman crudas las convierten en trasmisoras directas de microorganismos potencialmente patógenos. Se ha estudiado la población microbiana (microorganismos indicadores de higiene y de calidad alimentaria) de los ascocarpos de trufas de diferentes puntos de la península Ibérica y de origen cultivado y silvestre. La presencia de microorganismos patógenos unida a los altos recuentos microbianos hace patente la necesidad de aplicar un tratamiento de descontaminación previo a la comercialización de estos productos.

Mecanismos de defensa del fruto Respecto a los mecanismos de defensa del fruto, se han analizado a nivel molecular y genómico cuales son las reacciones de los frutos. Se ha visto que después de una infección con Penicilium digitatum, los genes inducidos en el fruto, corresponden a genes relacionados con el metabolismo

secundario

transcriptómicos

y

y

síntesis

metabolómicos

se

de

etileno.

Con

ha

corroborado

estudios

que

estos

metabolismos se activan como un mecanismo de defensa del propio fruto.

La principal vía de entrada de las infecciones son las heridas en la superficie del fruto, las cuales también han sido objeto de investigación. La madurez y la temperatura juegan también un papel importante en el proceso de cicatrización. Para conocer mejor los mecanismos de defensa de los frutos, se ha estudiado el proceso de cicatrización en naranjas en diferentes estados de madurez y su respuesta al ataque de los mohos y el efecto de la temperatura de conservación. Se ha cuantificado la lignina y se ha estudiado la expresión de los genes de la ruta de los fenilpropanoides. También se han identificado las proteínas expresadas en manzanas cv. ‘Golden Delicious’ que presentan una herida, de las 60 proteínas caracterizadas, 22 de ellas están relacionadas con la defensa del fruto, específicamente implicadas en procesos de óxido-reducción.

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Mecanismos para reducir la virulencia del patógeno Respecto a los mecanismos para reducir la virulencia del patógeno

es

necesario

conocer

los

mecanismos

de

patogenidad/virulencia del mismo. Se ha llevado a cabo la secuenciación y anotación del genoma de P. digitatum el cual tiene un tamaño de 26 MB y contiene aproximadamente 9000 genes, siendo el tamaño de este genoma relativamente pequeño comparado con el de otros ascomicetes. Cabe destacar del análisis de las proteínas codificadas por P. digitatum la presencia relativamente elevada de algunos enzimas implicados en la degradación de la pared celular. Se ha hecho un análisis transcripcional en la interacción huésped-patógeno de los genes de Malus domestica y P. expansum lo que ha permitido entender mejor la patogenidad del hongo así como los mecanismos de defensa del fruto. La implementación y el abaratamiento de las técnicas de secuenciación masiva han permitido abordar el estudio de la interacción fruto-patógeno de una manera impensable hace unos años. En la actualidad se encuentran públicamente disponibles las secuencias genómicas de muchas especies de interés en poscosecha como es el caso de los genomas de Citrus sinensis o de Malus domestica y como se ha citado anteriormente, se encuentra disponible la secuencia genómica de P. digitatum y muy avanzada la de P. expansum. Con estas herramientas se está llevando a cabo un análisis global de la expresión de genes tanto del fruto como del patógeno en distintos momentos del desarrollo de la infección. Todo ello permite ofrecer una perspectiva amplia de los mecanismos de defensa del fruto así como de los mecanismos de patogenicidad/virulencia del patógeno.

Control biológico El control biológico usando antagonistas microbianos, es hoy en día una alternativa muy prometedora frente al uso de sustancias químicas de síntesis. La levadura Aureobasidium pullulans aislada de las hojas y de los frutos de peras cv. ‘Rocha’ ha mostrado una importante actividad de biocontrol tanto in vitro como in vivo sobre P. expansum y Botrytis cienerea reduciendo la podredumbre azul en estas peras durante la poscosecha.

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Estudios preliminares para entender la base de su funcionamiento sugieren que presenta una habilidad para inducir respuestas defensivas, entre ellas una acumulación de compuestos fenólicos como mecanismo de defensa en el huésped. También componentes antimicrobianos extraídos de cereza de la variedad ‘Pico Negro’ resultan efectivos para la prolongación de la vida útil de estas cerezas. Por otro lado se ha ensayado el uso de cepas de levaduras Saccharomyces cerevisiae en el biocontrol de podredumbres en cerezas. En otros ensayos recientes, se ha tratado de optimizar el sistema de producción y conservación de agentes de biocontrol ya conocidos. Se ha estudiado la producción del agente de biocontrol Bacillus subtillis CPA-8, para el control de Monillia en melocotones, usando subproductos de bajo coste como harina de soja desengrasada como fuente de nitrógeno y sacarosa o melaza como fuentes de carbono, estos resultados parece que proporcionan una base fiable para la producción de la cepa a nivel industrial. En el agente de biocontrol Pantoea agglomerans CPA-2 aplicado en poscosecha de manzanas y naranjas, se ha tratado de buscar el sistema de envasado óptimo, evaluando diferentes materiales plásticos, condiciones de envasado, aire o vacío y temperatura de conservación para obtener la mayor vida útil sin afectar la viabilidad del agente de biocontrol ni su efectividad. En algunos casos el agente de biocontrol no puede sustituir totalmente el uso de sustancias químicas pero sí mejorar su efecto. En el cultivo de las hojas jóvenes de lechuga cv.‘Lollo Biondo’, la aplicación de plaguicidas junto con Bacillus thuringiesis agente de biocontrol, parece que podría tener una gran influencia en la población microbiana, con sólo pequeñas diferencias en las características de calidad de las lechugas. El agente de biocontrol Rhodotorula glutinis junto con los ramnolípidos tiene un buen efecto inhibidor en las infecciones de Alternaria alternata en tomates cherry.

Compuestos naturales con actividad fungicida Se han probado también compuestos naturales con actividad fungicida como el ácido caprílico sobre P. expansum y el quitosano (polisacárido obtenido de una deacetilación parcial de la quitina) sobre A. Pollulans, a diferentes concentraciones en peras cv. ‘Rocha’. Ensayos

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preliminares in vitro y in vivo indican que ambos compuestos tienen resultados prometedores. La combinación de estos compuestos naturales y de los antagonistas, podría ejercer una acción sinérgica reduciendo el desarrollo del hongo. La utilización de aceites esenciales de canela y de nuez moscada en un recubrimiento comestible para la conservación de frutos de mora (Rubus glaucus Benth) han permitido retrasar el desarrollo de Botrytis cinerea sin incidir en las variables físico químicas del fruto y alargando su vida útil 3-4 días.

Figura 19. Melocotón infectado por Botrytis cinerea Se ha planteado la utilización de compuestos volátiles azufrados derivados del ajo para el control de Botrytis cinerea para controlar la pudrición gris de los racimos de uvas de mesa, entre estos compuestos volátiles del ajo está la alicina que inhibe la germinación de esporas de B. Cinerea en la misma magnitud que el bisulfito de sodio. El ascorbato de potasio, es usado como fungistático en las ceras de cítricos para el control de Penicilium digitatum. La aplicación de fosfitos en cosecha y poscosecha en kiwi retrasa el ablandamiento, mejora los componentes del sabor y proporciona una mayor tolerancia a la podredumbre gris (Botrytis cinerea).

También han resultado eficaces los recubrimientos de cera de abeja con hidroxipropil metilcelulosa, con efectos antifúngicos en el desarrollo de la podredumbre gris en tomates cherry conservados en frío.

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Métodos físicos Al igual que el control biológico la utilización de métodos físicos, ha emergido como una alternativa efectiva en el control de las enfermedades poscosecha. La podredumbre parda causada por Monilia spp es la principal enfermedad poscosecha en melocotones y nectarinas. Dado que en la UE no hay ningún producto fitosanitario autorizado para su aplicación en poscosecha de fruta de hueso, se ha estudiado el tratamiento de radiofrecuencias (RF) para controlar la podredumbre, pero la eficacia del tratamiento se ve afectada por el tamaño de la fruta, por ello resulta más eficaz el tratamiento de radiofrecuencias en fruta sumergida en agua. La aplicación de radiación con bajas dosis de gamma, reduce las podredumbres del arándano cv. ‘Brigitta’ y de la frambuesa cv. ‘Maravilla’ sin afectar la calidad nutricional.

Figura 20. Control de calidad de arándanos para exportación (Santiago de Chile, Chile) Se ha diseñado un sistema para la inactivación de Escherichia coli mediante dosis de radiación ultravioleta (UV-C) en albaricoque a escala comercial, de forma que el fruto recibe UV-C variando la dosis de la radiación en diferentes partes de la superficie, ello precisa sin embargo, un sistema de rotación del fruto para repartir la dosis más uniformemente.

Para el control de Penicillium expansum en poscosecha de dátil fresco, han sido eficaces los baños con agua caliente a 60ºC con un disolución al

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3% del aditivo alimentario sorbato potásico. Los tratamientos con agua caliente a 50ºC durante 10 minutos sin fungicidas, también pueden usarse para alargar la vida poscosecha del plátano cv.‘Beragan’ para exportación.

Se han hecho aplicaciones de bajas concentraciones de ozono durante la conservación frigorífica de uva de mesa, para reducir la podredumbre gris, reduciéndola aproximadamente un 65%. Una aplicación continua de 0.100 μL/L de ozono ha sido suficiente y un panel de catadores no detectó la diferencia entre las uvas almacenadas con ozono o con aire. Cuando el ozono se usa a la vez que el dióxido de sulfuro, se precisan menos fumigaciones de este último compuesto. Por otro lado se han ensayado tratamientos hipobáricos para el control de infecciones fúngicas en arándanos. También se ha evaluado el sulfato de aluminio como base de una solución biocida en el desarrollo microbiano en la poscosecha de rosas cortadas.

Conservación de frutas y hortalizas minoritarias En la actualidad la poscosecha ha ampliado su campo de acción.

Aparte de las frutas y hortalizas más utilizadas, algunos estudios se han enfocado a determinar el potencial de conservación de frutos o vegetales minoritarios desde el punto de vista comercial, a fin de ampliar la oferta en el mercado con este tipo de productos. En los últimos años el sector frutícola ha mostrado interés en diversificar la oferta frutal y ello ha llevado a estudiar el comportamiento poscosecha de frutas que antes no se conservaban, a fin de poder comercializarlas durante un periodo más prolongado. En este sentido se han caracterizado los parámetros de calidad, el proceso de maduración y evaluado la aptitud para la conservación, de algunas variedades locales de ciruela y albaricoques. Se han realizado estudios comparativos de las características morfológicas, fisiológicas, de calidad y sensibilidad al pardeamiento por daños mecánicos, en las principales variedades de aceituna de España, confirmando la elevada estabilidad fisiológica y de calidad en poscosecha del cv. ‘Gordal’, frente a otras. Se ha hecho una caracterización física (peso, longitud, diámetro y color) y química de 5 especies de dátiles, comparándolos con la más estudiada (Phoenix dactilifera) y objeto de explotación comercial, demostrando que dátiles de otras especies pueden

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tener propiedades nutritivas interesantes. Se han caracterizado tres variedades de frambuesa evaluando su contenido en compuestos fenólicos y el contenido en vitamina C, se ha visto que las antocianinas presentan un incremento significativo durante la maduración y en cuanto a la vitamina C hay diferencias entre variedades y estados de madurez. Se ha evaluado el comportamiento agronómico y de calidad de dos variedades de higos mediante una caracterización fisicoquímica y sensorial en tres estados de madurez. Diferentes tratamientos en pre y poscosecha, entre ellos, pulverizaciones con calcio, han permitido alargar la vida útil del higo más de 4 días. Se ha estudiado el efecto de pretratamientos con compuestos químicos para mantener la calidad de setas (Agaricus bisporus) durante el almacenamiento poscosecha

Obtención de compuestos de interés nutricional Otros estudios poscosecha se han centrado en la obtención se subproductos de los vegetales, que puedan tener interés nutricional. Las frutas y hortalizas siempre se han considerado beneficiosas para la salud humana debido a la presencia de compuestos bioactivos. Se ha demostrado que varias técnicas poscosecha no sólo pueden mantener, sino mejorar los niveles de flavonoides, carotenos y otros antioxidantes, en determinados productos. Las frutas recolectadas en estados precoces de madurez (procedentes del aclareo) pueden llegar a presentar elevadas concentraciones de compuestos antioxidantes. Es por ello que se ha analizado la actividad antioxidante, de la ciruela cv. ‘Tolosa’, procedente del aclareo y se ha comparado con la recolectada en madurez comercial, presentando mayor capacidad antioxidante la fruta procedentes del aclareo. Por tanto estas frutas podrían ser consideradas como una fuente de obtención de compuestos antioxidantes naturales, los valores encontrados han resultado muy similares a los de otros productos vegetales como frambuesa, granada o arándanos, reconocidos por sus propiedades antioxidantes. Los contenidos de fenoles y flavonoides en frutos de hueso, melocotón y nectarina procedentes del aclareo, también parecen interesantes, destacando en pulpa y hueso el contenido de ácido gálico. En frutos recolectados en madurez comercial los contenidos en acido gálico, ácido clorogénico y quercetina son menores y desaparece el

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ácido cumárico. Estos frutos inmaduros procedentes del aclareo podrían ser por tanto una fuente para la extracción de compuestos de interés nutricional. En otro orden de cosas se han realizado estudios de las propiedades nutricionales y organolépticas de catorce partes comestibles de plantas silvestres, recolectadas en diferentes zonas del sudeste español, vegetales que tradicionalmente se han venido aprovechando con fines de autoconsumo, pero que ahora han comenzado a cultivarse. Para que estas plantas puedan constituir una fuente alternativa para la industria alimentaria es necesario un conocimiento más amplio de sus propiedades fisicoquímicas, nutricionales y toxicológicas. Estos estudios podrían ser aprovechados por las empresas gastronómicas para conocer el potencial agroindustrial y promover su explotación como aditivos o ingredientes naturales para la alta cocina creativa. Plantas comestibles silvestres como los frutos de Rosa canina, frutos de Quercus bellota y hojas y tallos de Sanguisorba podrían ser una fuente de antioxidantes, estos últimos se han adicionado a zumos de naranja y al licuado de kiwi, con una buena aceptación por el consumidor.

Figura 21. Frutos de Rosa canina La piel de dátiles cv. ‘Zahdi’ también puede ser una fuente de proantocianidinas. Son objeto de atención en este campo, los compuestos bioactivos de especies florales, algunas partes de las flores tienen altos niveles de actividad antioxidante, fenoles y otros fitoquímicos, las cuales pueden tener buenas perspectivas para el consumo.

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Bibliografía Los trabajos de investigación que se han incluido en esta reseña, se han obtenido de la bibliografía que aparece a continuación. Por tratarse de en el escrito de carácter divulgativo no se han citado los autores de las investigaciones dado el elevado número de ellos.

Acta Horticulturae nº 1012 (2013) Avances en Poscosecha de frutas y hortalizas. I. Recasens, J. Graell, G. Echeverría (editores). Ed. Universitat de Lleida (2012) ISBN: 978-84695-4683-3 Journal of Postharvest Biology and Technology, Vol. 91, 92, 93, 94, 95, 96 y 97 (2014) Poscosecha de pera, manzana y melocotón. I. Viñas, I. Recasens, J. Usall, J. Graell. Ed Mundi Prensa. (2013) ISBN: 978-84-8476-549-3 Proceedings of the Seventh International Postharvest Symposium Vol. 1, 2, 3. (2012) Resúmenes del X Simposio Nacional y VII Ibérico sobre Maduración y Postcosecha. Ed. Universitat de Lleida (2012) Sensors for product characterization and quality of specialty crops—A review. M. Ruiz-Altisent, L. Ruiz-Garcia, G.P. Moreda, Renfu Lub, N. Hernandez-Sanchez, E.C. Correa, B. Diezma, B. Nicolaic, J. GarciaRamos. Computers and electronics in agriculture nº 74: 176–194) (2010).

Lleida, julio 2014

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Nuevos retos en investigaciones Poscosecha de frutas y hortalizas

Inmaculada Recasens inmaculada.recasens@irta.cat

Universidad de Lleida

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