El escaldado superficial en peras

El escaldado superficial en peras Problemática actual y sistemas de control Christian Larrigaudière, Pilar Plaza, Gemma Echeverria y Jordi GinéBordonaba Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries, IRTA

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2019

Poscosecha, Fruta dulce

El escaldado superficial en peras Problemática actual y sistemas de control Christian Larrigaudière*, Pilar Plaza, Gemma Echeverria y Jordi GinéBordonaba *Christian.Larrigaudiere@irta.cat Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries, IRTA

Índice 1. Dificultad de identificar el desorden .................................................... 3 2. Definición de marcadores del escaldado superficial: un reto de futuro con gran potencial .................................................................................... 4 3. El 1-metilciclopropeno (1-MCP) como sistema de control en pera: Una espada de doble filo que hay que manejar con cuidado .......................... 6 4. El manejo de los niveles de O2 en cámara de atmósfera controlada (AC): cuanto más eficaz, más peligroso .................................................... 9 5. Recubrimientos comestibles bioactivos: muchas esperanzas, pero también importantes limitaciones en la aplicación comercial ............... 13 6. Conclusiones y perspectivas ............................................................... 16 INFORMACIÓN COMERCIAL................................................................... 20 AGRICOAT NATURESEAL LTD. ................................................................. 21 ILERFRED ................................................................................................. 23

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Durante décadas, y hasta la prohibición de los productos antioxidantes de síntesis para el control del escaldado superficial (difenilamina y etoxiquina), se consideró que todo el conocimiento adquirido sobre esta alteración en manzana se podía extrapolar a pera, utilizando el mismo modelo explicativo y las mismas estrategias de control. Sin embargo, y como resultado de las controversias generadas en diferentes trabajos científicos (Larrigaudière et al., 2016; Larrigaudière et al., 2019) y ensayos técnicos, cada vez está más claro que las bases del escaldado superficial en pera es un problema distinto, que se debe solucionar de forma específica.

El sistema de control también tiene que adaptarse a la fisiología de la pera y diferenciando especialmente las ‘peras de verano’ y ‘peras de invierno’.

Y finalmente, adaptarse a las cortas ventanas de recolección y dificultades en definir la madurez óptima de cosecha que caracterizan este tipo de fruta.

Aunque se ha trabajado de forma intensa en los últimos años en el desarrollo de un sistema de control, optimizando los protocolos de aplicación del 1-MCP, desarrollando nuevos recubrimientos bioactivos y/o nuevos tratamientos gaseosos, aún no existe un sistema de control universal en peras.

Considerando esto, se detallan a continuación los principales problemas asociados al control del escaldado superficial en pera y los avances técnicos logrados en los últimos años sobre esta temática.

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1. Dificultad de identificar el desorden La figura 1 presenta tres desórdenes generalmente identificados como escaldado superficial en tres variedades distintas de pera. Aunque con síntomas muy parecidos, el único desorden que se puede clasificar como un escaldado superficial típico, y que se relaciona con el metabolismo del α-farneseno y del etileno, es el que se observa en pera Blanquilla, considerada un modelo clásico de pera de verano (Figura 1A). Al contrario, los síntomas observados en pera Flor de Invierno (Figura 1C), representativa de las peras de invierno, no se relacionan con el etileno y parecen ser el resultado de un daño por frío clásico ligado al potencial antioxidante del fruto (resultados propios, no publicados). El desorden observado en Conference finalmente (Figura 1B), no tiene ninguna relación con un escaldado superficial clásico (la incidencia no aumenta durante la vida comercial y el tratamiento con el inhibidor de la síntesis de etileno el 1-metilciclopropeno o 1-MCP aumenta la incidencia), y se relaciona con otros factores, seguramente factores de campo que quedan aún por determinar.

Figura 1. Apariencia de los síntomas tipo escaldado en diferentes variedades de pera: (A): Blanquilla; (B): Conference y (C): Flor de Invierno

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En su conjunto estas observaciones muestran muy bien las dificultades que puede tener el técnico en el momento de proponer soluciones correctivas o tratamientos de control. Considerando que síntomas similares pueden tener una etiología diferente en cada variedad, el sistema de control que se proponga se debe buscar y/u optimizar para cada cultivar, lo que limita el interés y reduce de forma importante las posibilidades de aplicación comercial.

2. Definición de marcadores del escaldado superficial: un reto de futuro con gran potencial Los índices de madurez estándares en cosecha no permiten predecir la alteración En los primeros trabajos sobre escaldado superficial existentes, esta alteración también se conocía como escaldado de pre-madurez, en referencia a la mayor sensibilidad observada en manzanas inmaduras.

Esta relación inmadurez-escaldado todavía sigue hoy vigente para la manzana, pero con resultados muchos más contradictorios en peras (Whitaker et al., 2009; Calvo et al., 2015).

Con los índices de madurez utilizados para definir la escala de recolección comercial (firmeza, color, acidez y contenido en sólidos solubles totales) se establecen valores y recomendaciones que nos permiten almacenar los frutos durante largos periodos de conservación, pero que no son útiles para un control de fisiopatías. De hecho, el control del escaldado superficial en pera necesita la definición de índices de madurez en cosecha más representativos de la madurez fisiológica del fruto. En este sentido, el índice de almidón es seguramente el más interesante, pero

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con limitaciones importantes en cuanto a su potencial de predicción. El etileno, al contrario, parece ser un muy buen marcador de la madurez fisiológica de los frutos y del posible desarrollo de escaldado superficial en pera.

Por lo tanto, se necesita definir un índice de la madurez fisiológica del fruto La definición de un marcador en cosecha representativo de la madurez fisiológica y del posible desarrollo de fisiopatías es seguramente uno de los retos más importantes de la postcosecha. Hoy en día, se está trabajando mucho en esta temática pero aún con muy pocas aplicaciones comerciales. Para el control del escaldado superficial son importantes destacar los modelos agroclimáticos basados en el número de horas inferiores a 10 ℃ ya que dan buenos resultados, pero solamente si se aplican en un área geográfica muy limitada. Existen también sistemas de predicción no destructivos, que utilizan tecnologías de fluorescencia de la clorofila (Mir et al., 1998), pero los resultados obtenidos son contradictorios. Finalmente, es importante destacar los sistemas de predicción desarrollados en manzana y basados en la detección de compuestos volátiles (Farneti et al., 2015) o en las cinéticas de acumulación de los productos de oxidación del α-farnesene (GinéBordonaba et al., 2013), que si se pueden aplicar en pera podrían ser muy prometedores.

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3. El 1-metilciclopropeno (1-MCP) como sistema de control en pera: Una espada de doble filo que hay que manejar con cuidado Una herramienta muy útil para ralentizar los procesos de maduración y controlar el escaldado superficial Los años 1996 y 1997 son seguramente unos de los más importantes para el desarrollo de la postcosecha moderna. Durante estos años se llevaron a cabo las primeras aplicaciones a escala piloto del 1-metilciclopropeno o 1-MCP, un inhibidor de la acción del etileno con alto potencial de inhibición del escaldado superficial en fruta de pepita. El 1-MCP se usa para ralentizar los procesos de maduración y senescencia y, por lo tanto, alarga la vida comercial de los frutos.

Considerando el importante papel que juega el etileno en la síntesis del α-farneseno, la aplicación del 1-MCP ha tenido y tiene mucho éxito (Figura 2A) para el control del escaldado superficial. Su uso es generalizado en manzanas, aunque su uso en peras es más problemático.

En ambos casos, el tratamiento con 1-MCP además de controlar el escaldado, permite ralentizar los procesos de ablandamiento de la pulpa durante la vida comercial. Este último efecto, de interés para la comercialización de las manzanas, es al contrario un gran problema para la comercialización de las peras que a la diferencia de las manzanas se consumen más blandas, con una firmeza de consumo del orden de 20 N.

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Figura 2. Efectos principales del 1-MCP en pera Blanquilla. (A): control del escaldado superficial; (B): bloqueo de la maduración y retención del color verde

Pero, de aplicación más compleja en pera El problema del bloqueo de la maduración en peras tratadas con 1-MCP, comúnmente conocido como ‘proceso evergreen’ (por el hecho que este bloqueo mantiene el color verde del fruto, Figura 2B), es un problema complejo y difícil de solucionar. La intensidad del bloqueo depende de la variedad y para cada variedad del estado de madurez a la cosecha (Chiriboga et al., 2011). Para evitarlo es importante establecer un compromiso entre cosechar los frutos demasiados maduros que generalmente responden mal al tratamiento con 1-MCP o cosechar frutos inmaduros que son más sensibles al ‘evergreen´. Como solución, la empresa Agrofresh que suministra esta materia activa, ha desarrollado protocolos técnicos incluyendo procesos de premaduración después de

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cosecha que permiten limitar los problemas asociados al evergreen. Se recomienda también tratar con 1-MCP preferentemente aquellos frutos procedentes de fincas recolectadas al final de la época de recolección comercial y/o aquellos destinados a muy larga conservación en frío (10 a 12 meses).

A pesar del problema de ‘evergreen’, el tratamiento con 1-MCP es actualmente todavía la herramienta más usada para controlar el escaldado superficial en peras. En Blanquilla y otras peras de verano, el tratamiento con 1-MCP es sin duda la mejor herramienta para controlar el escaldado superficial. Sin embargo, en pera Conference esta aplicación es más polémica. La pera Conference, variedad muy sensible al problema de ‘evergreen’, suele desarrollar un desorden que no es escaldado superficial, sino otro desorden, con sintomatología similar, llamado ‘Black Spot’ (ver Figura 1B). A pesar de que no hay referencias bibliográficas al respecto, el sector atribuye un incremento en la incidencia de este desorden al tratamiento 1-MCP, que se considera por lo tanto perjudicial en esta variedad si no se aplica en condiciones muy controladas. Queda finalmente el caso de las peras llamadas ‘peras de invierno, que necesitan una estancia mínima en frío para inducir su maduración como por ejemplo sucede en variedades como la Packam’s Triumph, Flor de Invierno, entre otras. Los protocolos de aplicación en este caso son aún más complejos y deben considerar la fisiología específica de esta tipología de peras.

En conclusión, y a pesar de las limitaciones citadas anteriormente, el tratamiento con 1-MCP es una herramienta muy útil para controlar el escaldado superficial en pera. Sin embargo, nuevos estudios son todavía necesarios para afinar los protocolos de aplicación en variedades sensibles al evergreen.

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4. El manejo de los niveles de O2 en cámara de atmósfera controlada (AC): cuanto más eficaz, más peligroso La AC,una técnica de interés, pero insuficiente en caso de variedades muy sensibles La técnica de atmósfera controlada o AC, consiste en almacenar los productos hortofrutícolas en cámaras de refrigeración estancas, en las que se sustituye la atmósfera estándar por una atmósfera pobre en oxígeno (O2) y más rica en dióxido de carbono (CO2). Con este sistema se logra ralentizar los procesos de maduración y mantener la calidad de la fruta durante largos periodos de tiempo. Para cada especie y/o variedad existen unas condiciones óptimas de AC que deben tenerse en cuenta para evitar problemas de fermentación y/o desarrollo de daños por bajo O2 o alto CO2, como el corazón pardo en pera.

Desde el principio de la explotación comercial de las cámaras de AC, se propuso usar esta tecnología para limitar el escaldado superficial en manzana y pera. De hecho, en AC con bajos niveles de O2, se limitan los procesos de oxidación del α-farneseno y también la síntesis de etileno que, tal y como se describió anteriormente, juega un papel clave en el desarrollo del escaldado superficial. En general, el porcentaje de inhibición del escaldado depende directamente de la concentración en O2, siendo mejor el control del escaldado cuando menor sea la concentración de O2 (Figura 3).

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Figura 3. Efecto de diferentes concentraciones de O2 en la cámara de conservación sobre la incidencia de escalado superficial

Aunque limitando de forma significativa la incidencia de escaldado superficial, el almacenamiento en AC o ULO (AC a más bajo nivel de O2, del orden de 1,5 a 2,0 %), proporciona solamente un control parcial del escaldado en las variedades más sensibles y/o almacenadas durante muy largos periodos. Con esta idea, la tendencia ha sido reducir cada vez más las concentraciones de O2 de las cámaras hasta llegar en la actualidad a nuevos sistemas de almacenamiento como la atmósfera controlada dinámica (del inglés Dynamic Control Atmosphere o Atmósfera Controlada Dinámica en español, ACD) o el ULO extremo (xULO) que en general proporcionan muy buenos resultados para el control del escaldado.

La ACD: ya con aplicaciones industriales en manzanas y peras A inicios de la década del 2000 aparece el concepto de atmósfera controlada dinámica (ACD), en el cual se pasa de un sistema de almacenamiento con condiciones gaseosas estáticas, a un sistema dinámico, en el cual es el mismo fruto el que dicta los cambios gaseosos o los niveles mínimos de oxígeno. Esta regulación se hace midiendo los

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picos de estrés debidos a la reducción de los niveles de O2, de una muestra representativa mediante distintos tipos de sensores (fluorescencia, cociente respiratorio, etanol), que identifican el nivel mínimo de oxígeno tolerado por el fruto antes de iniciarse la respiración anaeróbica. Con este tipo de almacenamiento, se logra bajar de forma importante los niveles de O2 en la atmósfera, llegando a unos 0,6 % a 0,8 % dependiendo de la variedad y estado de madurez a la cosecha.

Esta nueva generación de la tecnología AC tiene dos grandes ventajas en comparación a las técnicas de AC más convencionales: una mayor retención de la calidad inicial (firmeza de pulpa, color de piel) y también un control más efectivo del escaldado superficial. Sin embargo, se tiene que destacar que la ACD es un sistema de almacenamiento exigente que se puede aplicar solamente en cámaras estancas, provistas con un sistema para monitorear la composición atmosférica y corregirla de forma dinámica.

Con este nivel de exigencia, la ACD se ha implantado de forma exitosa en muchas centrales si bien su uso está más consolidado en manzana que en pera. El mayor problema con la aplicación de esta técnica en peras es el posible desarrollo de desórdenes internos tipo corazón pardo en las variedades sensibles y los cuales pueden llegar a producirse sin detectarse picos de estrés con los distintos sistemas de monitoreo.

El xULO: una técnica de gran interés para el control del escaldado superficial en pera El ULO extremo o xULO se puede considerar como un intermedio entre la técnica de ULO en peras y la atmósfera dinámica ACD. Sus intereses comerciales comparados a la ACD son evidentes por el hecho que esta técnica se puede aplicar en pequeñas centrales, con cámaras menos

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exigentes en cuanto a la estanqueidad y sin inversiones importantes tanto en equipamiento como en formación de personal. En xULO, se recomienda concentraciones de O2 del orden de 1,2 % y concentraciones de CO2 bajas, si es posible inferiores a 1 %, especialmente para las variedades de peras sensibles a daños internos.

De la misma forma que con la ACD, la técnica de almacenamiento en xULO se ha visto que es también muy eficaz para controlar el escaldado superficial en peras. En la figura 4, se puede ver un ejemplo de peras Blanquilla conservadas durante 5 meses en AC y xULO. Si comparamos los frutos procedentes de la cámara AC estándar con los procedentes de xULO, se observa que las condiciones de xULO proporcionan un control casi total del escaldado superficial y del mismo orden que el observado con la aplicación de 1-MCP.

Figura 4. Efecto de una atmósfera tipo xULO en la incidencia de escaldado superficial en pera Blanquilla después de 5 meses de conservación + 0, 3 y 7

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días de vida comercial a 20ºC. (A): Aspecto visual de los lotes; (B). % de alteraciones en lotes sin tratar (almacenados en AC), tratado con 1-MCP y almacenados en xULO.

Cabe destacar también que la conservación en xULO al contrario que la aplicación de 1-MCP, inhibe parcialmente la producción de etileno, provocando un retraso y no un bloqueo de los procesos de ablandamiento de la pulpa (Larrigaudière et al., 2019). Este dato es de gran interés para la manipulación de variedades sensibles a los daños mecánicos como por ejemplo la pera Blanquilla.

En este mismo estudio, se ha mostrado también que las dos técnicas (1MCP y xULO) controlan el escaldado superficial de distintas maneras. En el caso del 1-MCP, el control del desorden se lleva a cabo vía una inhibición completa de la producción de etileno. En el caso de los frutos almacenados en xULO, la inhibición del etileno es parcial y el efecto beneficioso del xULO se asocia también a una producción transitoria de etanol que actúa como antioxidante en la piel (Larrigaudière et al., 2019).

5. Recubrimientos comestibles bioactivos: muchas esperanzas, pero también importantes limitaciones en la aplicación comercial Muchas esperanzas como alternativas de reemplazo del DPA y etoxiquina En reacción a la prohibición en el uso de dos productos antiescaldantes (DPA y etoxiquina) en 2012, se observó un incremento considerable en la investigación de nuevas alternativas más ‘verdes’ y sostenibles, que se ha materializado en el desarrollo de nuevos recubrimientos comestibles bioactivos.

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La idea es recubrir los frutos con una mezcla de productos naturales permitidos por la legislación Europea, para lograr una mejor conservación, manteniendo la calidad durante la vida comercial y/u otros objetivos más específicos como el control de determinadas enfermedades o fisiopatías. Los recubrimientos bioactivos están formados por distintos componentes entre los que destacan básicamente por 2 elementos: 1- Una matriz ya sea polisacarídica, proteica etc.., que define las propiedades físico-químicas del recubrimiento y especialmente sus propiedades específicas en cuanto a permeabilidad a los gases y viscosidad; 2- Un compuesto que se integra en la matriz (Figura 5) y está formado por un o un conjunto de compuestos bioactivos naturales como antioxidantes, esencias naturales y/o compuestos fenólicos que se seleccionan en función de la acción biológica esperada.

Figura 5. Representación esquemática de la composición y modo de acción de un recubrimiento bioactivo en pera

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La función principal de la matriz es actuar como una barrera a los gases presentes en la cámara de conservación como el etileno y el oxígeno, ralentizando de esta forma el metabolismo del fruto y los procesos de maduración y senescencia durante el almacenamiento, pero también durante la vida comercial (Dhall, 2013). La matriz permite también limitar de forma importante las pérdidas de agua, de peso y mantiene la firmeza del fruto, proporcionando frutos de mejor calidad y valor comercial. Al limitar el intercambio gaseoso y reducir la maduración, la matriz también es por lo general la responsable de fijar la coloración verde en frutos recubiertos. Cabe destacar que la matriz finalmente limita la difusión de CO2 del fruto al exterior (Figura 5), lo que puede ser beneficioso para ralentizar los procesos de maduración, pero también tóxico, si se acumulan niveles demasiado altos de CO2 susceptibles de provocar desórdenes internos como el corazón pardo en pera.

Los compuestos bioactivos integrados en la matriz, en general antioxidantes y/o agentes de mantenimiento de la textura como el calcio, tienen una acción más específica relacionada con la fisiología del fruto.

Pero también, decepciones en cuanto a las posibilidades de aplicación comercial La idea de utilizar recubrimientos bioactivos para controlar el escaldado superficial en fruta no es reciente y en los años noventa se llevaron a cabo diversos estudios en manzana. Entre ellos cabe destacar los trabajos realizados con esteres de sacarosa y ácidos grasos y con el producto Semperfresh® (Bauchot y John, 1996), pero también con emulsiones de carbohidratos y aceite de maíz (Ju y Curry, 2000), que en todos los casos dieron resultados muy variables e incluso contradictorios. En peras los

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trabajos son más escasos y se realizaron más bien en fruta cortada (para limitar los problemas de pardeamiento enzimático) que en pera entera.

Con estas consideraciones, nuestro grupo de investigación ha trabajado durante los últimos 7 años en el desarrollo de nuevos recubrimientos enfocados específicamente al control del escaldado superficial en pera.

Estos estudios han sido tanto de ámbito internacional (proyecto REPEAR, Comunidad Europea) como nacional (proyecto BIOSCALD, Mineco), y han permitido el desarrollo de dos prototipos de recubrimientos. En los dos casos se trabajó con peras Blanquilla y Conference pero con resultados variables para los diferentes cultivares.

La aplicación de los recubrimientos en pera para controlar el escaldado superficial puede dar resultados muy variables en función del cultivar, la fecha de recolección, la localización de la parcela y hasta los factores climáticos asociados a cada año de recolección. Esta aplicación resulta ser a veces poca fiable o con un grado de control parcial que dificulta seriamente su aplicación comercial. El control del escaldado superficial en pera con recubrimientos se puede considerar de momento una alternativa de control complementaria, ya que se debe integrar conjuntamente a una buena logística de conservación (control de la madurez inicial, temperatura y duración del almacenamiento, niveles de O2 en la cámara).

6. Conclusiones y perspectivas El problema de escaldado superficial en pera es un problema actual que se mantiene como uno de los problemas postcosecha más importantes para el sector. Tal y como se ha visto anteriormente, y desde la

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prohibición de los productos químicos de control, los trabajos realizados en esta temática son numerosos, pero no permiten llegar al nivel de control de dichos productos. Las mejores alternativas actuales son seguramente las técnicas de conservación ACD y xULO y la aplicación de 1-MCP, pero en este último caso con un control estricto de los protocolos de aplicación. En teoría la técnica de almacenamiento tipo DCA tiene un gran potencial, pero con la necesidad de definir los protocolos de aplicación para cada variedad. Los recubrimientos finalmente pueden ser de interés, si se consideran las necesidades específicas de cada cultivar y solamente como alternativa complementaria a una buena logística en central.

Dicho esto, queda aún mucho por hacer antes de solucionar el problema de escaldado superficial en pera. Para progresar en los sistemas de control se debería: -

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Entender mejor las bases bioquímicas del escaldado superficial en pera y los factores de regulación específicos en los diferentes cultivares. Este trabajo incluye la determinación de los QTLs y genes asociados al escaldado para una optimización de la selección varietal, pero también para ser capaces de definir marcadores bioquímicos en cosecha o durante el primer mes de conservación para la selección de los lotes sensibles.

Desarrollar nuevas alternativas gaseosas similares al 1-MCP, capaces de inhibir la producción de etileno, pero de una forma menos drástica para evitar los problemas de bloqueo de la maduración.

Optimizar los protocolos de aplicación de la técnica de almacenamiento ACD para las distintas variedades de pera.

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Y finalmente optimizar los recubrimientos bioactivos, aprovechándonos de los progresos que se están haciendo en nanotecnología y técnicas de micro-encapsulación para proporcionar recubrimientos adaptados a las exigencias específicas de las peras.

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