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Compuestos presentes en la fruta y hortaliza

Tratamientos poscoscecha y sus efectos sobre los antioxidantes

Dr. Elhadi Yahía,M.C. Gloria Soto Zamora26/03/2002

Los antioxidantes,  particularmente los de origen natural, son reconocidos como factores en la preservación de alimentos y como factores protectores de la salud.

Introducción
 En años recientes se ha incrementado la atención sobre el papel de los antioxidantes en la salud humana. Tales compuestos, particularmente los de origen natural, son reconocidos como factores en la preservación de alimentos y como factores protectores de la salud. En efecto, pueden actuar reduciendo el contenido de compuestos tóxicos en alimentos y proporcionar al cuerpo humano de antioxidantes exógenos.
 Estudios epidemiológicos han mostrado que la dieta puede jugar un papel importante en la prevención de ciertas enfermedades tales como el cáncer, enfermedades cardiovasculares, hipertensión, obesidad, etc. Se ha estimado que alrededor de una tercera parte de los casos de cáncer y enfermedades del corazón puede ser atribuida a una falta de control de la dieta.
 El consumo frecuente de frutas y hortalizas, especialmente vegetales verdes y amarillos y cítricos, se asocia a una disminución en la susceptibilidad de algunas formas de cáncer. El tomate, ha sido relacionado con un riesgo reducido a algunas formas de cáncer y con una baja incidencia a enfermedades del corazón. Estas propiedades han sido atribuidas a los compuestos antioxidantes, los cuales son sustancias naturales y sistemas enzimáticos presentes en los vegetales que retardan o previenen la oxidación y los protegen del ataque de los radicales libres que normalmente se producen en el metabolismo. Los antioxidantes incluyen al ascorbato (AA), al glutatión, los carotenoides, el a-tocoferol, compuestos fenólicos, la superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y las enzimas del ciclo ascorbato-glutatión.
Sin embargo, los productos vegetales sufren una serie de cambios debido a la maduración, cosecha, procesamiento y almacenamiento. Estos cambios son ocasionados por varios factores incluyendo reacciones de oscurecimiento, deterioro microbiano y autooxidación de lípidos, viéndose afectadas sus propiedades antioxidantes.
El AA y sus enzimas relacionadas pueden jugar un papel clave en la destoxificación de oxígeno activo, al reaccionar directamente reduciendo superóxido, peróxido de hidrógeno y radicales hidrógeno o por quelar oxígeno singulete (éste último es una de las tantas formas de oxígeno activo y, por tanto, un radical libre, de efectos dañinos). Esto podría ocurrir a través de una serie de reacciones de óxido-reducción que involucran al ascorbato y al glutatión.
Recientemente ha incrementado la conciencia entre los consumidores de que muchos de los tratamientos químicos de frutas y hortalizas para el control de insectos, enfermedades y desórdenes fisiológicos son potencialmente dañinos para los humanos, por lo que existe la necesidad de desarrollar tratamientos efectivos pero no dañinos para la salud. Tratamientos con altas o bajas temperaturas, atmósferas modificadas/ controladas e irradiación son algunas de las posibilidades que están siendo investigadas. Dichas prácticas son utilizadas en poscosecha para disminuir las pérdidas de las frutas y verduras, sin embargo no se ha brindado mucha atención sobre sus efectos en la pérdida de los factores nutricionales y de salud, como son los antioxidantes.

 Algunas prácticas en post-cosecha y sus efectos sobre los sistemas antioxidantes:
Productos de la IV gama (procesados en fresco o procesado mínimo)
Hoy en día, los consumidores están seleccionando los vegetales mínimamente procesados en respuesta al aparente beneficio para la salud y también por el reducido tiempo de preparación. El procesamiento mínimo incluye tratamientos que involucran lesiones, tales como, el cortado, pelado y el troceado, lo cual puede resultar en un significativo incremento en reacciones degradantes, mayor interacción enzima/sustrato en la superficie cortada del vegetal, incremento en la respiración y en la producción de etileno lo cual acelera el deterioro y las pérdidas nutricionales. Heridas, tal como el cortado, podrían conducir a una degradación de carotenoides en varias formas. Los carotenoides son inestables cuando son expuestos a pH acídico, al oxígeno o a la luz, todos de los cuales pueden ocurrir cuando las células se rompen por el cortado. También se promueve la producción de grandes cantidades de etileno, los cuales aceleran la senescencia, incluyendo la oxidación de ácidos grasos por lipoxigenasa, durante la cual los carotenoides pueden ser degradados por la oxidación (Thompson y col., 1987). También este tipo de lesión podría ocasionar una disminución en el contenido de AA. Rebanadas de durazno (melocotón) almacenadas en aire + 12% CO2 tuvieron una disminución en el contenido de carotenoides de provitamina A dentro de 1 día de cortado, el cual continuó durante los 7 días de almacenamiento (Wright y Kader, 1997).

Temperatura
El manejo de la temperatura es la herramienta más importante para extender la vida de anaquel y mantener la calidad de frutas y hortalizas frescas. Retrasos entre la cosecha y el enfriamiento o procesamiento pueden resultar en pérdidas directas debido a la pérdida de agua y pudriciones y pérdidas indirectas tales como en el sabor y la calidad nutricional. Por ello, su manejo adecuado debe tener la más alta prioridad. Para los frutos que no son susceptibles al daño por frío (DF), la temperatura óptima de almacenamiento es la más baja sin que se alcance el punto de congelación, el cual varía ligeramente para diferentes productos. Para los productos sensibles al frío, la temperatura óptima de almacenamiento es aquella más baja que no ocasione DF.
Se investigó el contenido de AA en dos cultivares de papa a 1ºC y a 20ºC durante el almacenamiento por 15 semanas, en ambos cultivares disminuyó drásticamente el AA, siendo mucho mayor a 20ºC por las primeras 6 semanas de almacenamiento. Un retraso de 24 h a 30 y 40ºC entre la cosecha y el procesamiento de tomates resultan en alrededor de un 5 y un 12% de pérdidas de AA, respectivamente. Zepplin y Elvehjein (1944) encontraron que los vegetales de hoja mantenidos a 6ºC pierden el 10% de su contenido de AA en 6 días mientras que los mantenidos a temperatura ambiente pierden un 20% en solo 2 días.

Bajas temperaturas
 El uso de las bajas temperaturas es el medio de conservación más importante; si se emplean las temperaturas adecuadas, contribuyen a alargar la vida de anaquel del producto al disminuir la velocidad de muchas de las reacciones que en ellos ocurren.
Existen evidencias de que el frío puede ocasionar estrés oxidativo en tejidos vegetales. Se ha sugerido la participación activa de los radicales libres, específicamente especies de oxígeno activo, en algunos aspectos de degradación inducida por el frío en la membrana. La remoción de radicales libres y la reducción de actividades oxidativas conducen a aliviar el daño causado por el frío.
 El daño por frío (DF) es un problema de importancia en el manejo poscosecha, ya que puede ser responsable de grandes pérdidas económicas, principalmente durante el almacenamiento y el transporte. Se presenta en frutas y hortalizas a temperaturas bajas, por arriba de la temperatura de congelamiento. Este desorden resulta en varios efectos negativos como: decoloración interna y superficial, presencia de áreas cafés endógenas, falta de sabor, áreas de la pulpa saturadas de agua, picaduras, descomposición o deterioro acelerado; maduración irregular o ausencia de maduración; incidencia de patógenos y desarrollo de enfermedades.
Normalmente se piensa que la manzana es un fruto insensible a la baja temperatura, pero el escaldado superficial es un desorden fisiológico durante el almacenamiento, es una forma de DF que ocasiona grandes pérdidas de este fruto anualmente. El DF es un proceso oxidativo que causa el oscurecimiento en la piel y se ha asociado con el desorden que resulta del proceso autooxidativo que rompe las membranas celulares y es ocasionado por la disminución de los antioxidantes endógenos, tales como el AA o a-tocoferol durante el almacenamiento a baja temperatura (Meir y Bramlage, 1988). El DF causa pérdidas aceleradas en el contenido de AA en cultivos sensibles, las cuales pueden ocurrir antes de cualquier síntoma visible de daño (Miller y Heilman, 1952).
 La reducción de los efectos de DF en vegetales resistentes puede estar relacionada con su capacidad para reducir y para secuestrar radicales libres a través de una actividad enzimática incrementada, como se ha reportado en pera y en plantas como maíz y arroz. Wang (1996) encontró que un tratamiento de preacondicionamiento a 37ºC, el cual disminuía el desarrollo de los síntomas de DF en calabaza zucchini (calabacín), redujo el decline en la actividad de CAT inducido por el frío e incrementó la actividad de las enzimas SOD, ascorbato peroxidasa (AP) y glutatión reductasa (GR).
Paradis y col., 1995, no encontraron pérdidas significativas de ß-caroteno en brócoli almacenada en aire por 21 días a 4ºC.
En papas almacenadas a 3ºC se observó un gran incremento en la actividad de SOD, ocho veces más respecto al tiempo cero y un incremento en la actividad de la CAT durante el periodo temprano de almacenamiento. Mientras que a 9ºC, el incremento gradual en la actividad de la CAT estuvo más paralelamente relacionado al incremento en la actividad de la SOD en el tiempo (Spychalla y Desborough, 1990).

Preacondicionamiento
 El preacondicionamiento ha sido estudiado como un tratamiento para aliviar el daño causado por temperaturas bajas. Un preacondicionamiento a 15ºC por 2 días disminuye efectivamente la iniciación del DF en calabaza zucchini durante el almacenamiento subsecuente a 5ºC (Kramer y Wang, 1989). El preacondicionamiento altera la composición de lípidos en calabaza zucchini e incrementa las actividades de CAT y GR y la relación de formas reducidas a oxidadas de glutatión en comparación con el control (Wang, 1995). Por lo que se piensa que el mecanismo antioxidante puede desarrollarse en calabazas al aplicar el preacondicionamiento, lográndose una función adaptada por adquirir mayor capacidad para secuestrar radicales libres (Wang, 1996).
Dependiendo del fruto y del tipo de tratamiento de preacondicionamiento aplicado, ya sea con agua o con aire caliente, se tiene una respuesta diferente en cuanto a actividad de enzimas antioxidantes y por lo tanto, confieren diferente resistencia al frío.

Altas temperaturas
Además de sus usos en el procesamiento de alimentos, los tratamientos térmicos están siendo propuestos activamente como tratamientos poscosecha de productos frescos, para el control de insectos y de hongos patógenos como alternativas al uso de los agroquímicos. También son usados para conferir resistencia al fruto a las bajas temperaturas. Sin embargo, las condiciones de tratamiento que son óptimas para el control de insectos pueden no serlo para el control de enfermedades y en algunos casos, pueden deteriorar o disminuir la calidad nutricional de las frutas y verduras. Se estima que los tratamientos térmicos son la principal causa del agotamiento de los antioxidantes naturales. Entonces, considerando el papel importante de los antioxidantes como factores protectores para la salud, se debe buscar protegerlos mediante el uso de condiciones de tratamiento optimizadas.
El tratamiento térmico de mandarina 'Fortuna' a 37ºC por 3 días indujo un incremento en la actividad de las enzimas CAT (2.5 veces) SOD (1.4 veces) y AP (1.2 veces) manteniéndose durante el almacenamiento a baja temperatura (Sala y Lafuente, 1999), dándole una mayor resistencia a la baja temperatura. Por el contrario, se ha encontrado que el tratamiento térmico inhibe la síntesis de licopeno en tomate, disminuyendo así el contenido de este importante antioxidante.

Atmósferas modificadas (AM) y controladas (AC)
 Las AC o AM se han usado para extender la vida de anaquel de muchas frutas y verduras. Se requiere una disminución en el nivel de O2, ajustando el nivel de CO2 y controlando el nivel de etileno y puede efectuarse en un cuarto hermético, en un contenedor de embarcación o en un empaque. Al almacenar en AC, la atmósfera de gas debe ajustarse constantemente para controlar los cambios en la respiración de los productos o el crecimiento de microorganismos. En el caso de la AM, se usa una atmósfera predeterminada en el empaque pero esta atmósfera cambia con la respiración del producto y la permeabilidad del material de empaque al gas. Las AM/AC pueden reducir la incidencia de desórdenes fisiológicos, desarrollo microbiano y deterioración bioquímica, los cuales resultan en el mantenimiento del color, textura, sabor y en consecuencia en el valor comercial del producto.
Generalmente se considera que las AM/AC (bajas concentraciones de O2 o elevadas de CO2) reducen las pérdidas de la provitamina A, pero también inhiben la biosíntesis de carotenoides (Kader y col., 1989). Al reducir la concentración de O2 se incrementa la retención de caroteno en zanahorias. Un 5% de CO2 causa una disminución de caroteno, mientras que un 7.5% de CO2 o mayor parece causar una síntesis de caroteno. El contenido de caroteno de puerro se encontró que era mayor después del almacenamiento en 1% de O2 + 10% de CO2 que después del almacenamiento en aire (Weichmann, 1986).
En manzanas de cinco diferentes cultivares almacenados bajo AC comparado con el almacenamiento en aire normal los niveles de AA disminuyeron rápidamente. En espárragos, chícharos, espinacas, brócoli, entre otros, el AA disminuyó más rápidamente en aire que en bajas concentraciones de O2 y las pérdidas dependieron de la temperatura de almacenamiento (Platenius y Brown-Jones, 1944). En peras almacenadas en bajos niveles de O2 y altos de CO2 los niveles de AA disminuyeron puesto que bajo esas condiciones el gas inducía el oscurecimiento Veltman y col. (2000). En peras 'Conference', las pérdidas de AA fueron de aproximadamente un 70% entre la cosecha y los 100 días de almacenamiento en AC y el principal decline ocurrió durante el almacenamiento en la AC.
Altas concentraciones de CO2 (10-30%) ocasionaron una gran disminución en el contenido de AA y dehidroascorbato en fresas, en grosella negra y zarzamora fue moderada y casi ausente en frambuesa y grosella roja. El AA fue más disminuido a alta concentración de CO2 que el dehidroascorbato. Lo que sugiere un efecto estimulante de las altas concentraciones de CO2 sobre la oxidación del AA y/o una inhibición de la reducción del ácido mono o dehidroascórbico a AA (Agar y col., 1997).
Por lo que condiciones pésimas de almacenamiento (muy altas concentraciones de CO2 y/o muy bajas de O2) pueden resultar en una disminución del valor nutricional por lo que las condiciones de los gases deben ser optimizadas.

Recomendaciones
 Es importante tomar consciencia de la gran importancia que tienen los compuestos antioxidantes para la salud humana y que se traten de optimizar las condiciones para disminuir las grandes pérdidas que se tienen de ellos durante el manejo poscosecha.

Referencias
Agar, I.T.; Streif, J. y Bangerth, F. 1997. Effect of high CO2 and controlled atmosphere (CA) on the ascorbid and dehidroascorbic acid content of some berry fruits. Postharvest Biology and Technology, 11: 47-55.
Kader, A.A.; Zagory, D. y Kerbel, E.L. 1989. Modified atmosphere packaging of fruits and vegetables. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 28: 1-30.
Kramer, G.F. y Wang, C.Y. 1989. Correlation of reduced chilling injury with increased spermine and spermidine levels in zucchini squash. Physiol. Plant. 76: 479-484.
Meir, S. y Bramlage, W.J. 1988. Antioxidant activity in 'Cortland' apple peel and susceptibility to superficial scald after storage. J. A. Soc. Hortic. Sci. 113: 412-418.
Miller, E.V. y Heilman, A.S. 1952. Ascorbic acid and physiological btreackdown in the pineapple (Ananas comosus L. Merr.), Science 116: 505-506.
Paradis, C.; Castaigne, F.; Desrosiers, T. y Willermot, C. 1995. Evolution des teneurs en vitamine C, ß-carotène et chlorophylle du brocoli dècoupé et entier au cours d'un entreposage à làir. Sci. Alim. 15: 113-123.
Platenius, H.; Brown Jones, J. 1994. Effect of modified atmposphere storage on ascorbic acid content of some vegetables. Food Res. 9: 378-385.
Sala, J.M. y Lafuente, M.T. 1999. Catalase in the heat-induced chilling tolerance of cold-stored hybrid Fortune mandarin fruits. J. Agric. Food Chem. 47: 2410-2414.
Spychalla, J.P. y Desborough, S.L. 1990. Superoxide dismutase, catalase, and a-tocopherol content of stored potato tubers. Plant Physiol., 94: 1214-1218.
Thompson, J.E.; Legge, R.L. y Barber, R.F. 1987. The role of free radicals in senescence and wounding. New Phytol., 105: 317-344.
Veltman, R.H.; Kho, R.M.; van Schaik, A.C.R.; Sanders, M.G. y Oosterhaven, J. 2000. Ascorbic acid and tissue browning in pears (Pyrus communis L. cvs Rocha and Conference) under controlled atmosphere conditions. Postharvest Biology and Technology, 19: 129-137.
Wang, C.Y. 1995. Effect of temperature preconditioning on catalase, peroxidase, and superoxide dismutase in chilled zucchini squash. Postharvest Biol. Tech. 5: 67-76.
Wang, C.Y. 1996. Temperature preconditioning affects ascorbate antioxidant system in chilled zucchini squash. Postharvest Biology and Technology. 8: 29-36.
Weichmann, J. 1986. The effect of controlled-atmosphere storage on the sensory and nutritional quality of fruits and vegetables. Hort. Rev. 8: 101-127.
Wright, K. P. y Kader, A.A. 1997. Effect of controlled-atmosphere storage on the quality and carotenoid content of sliced persimmons and peaches. Posthervest Biology and Technology. 10: 89-97.
Zepplin, M. y Elvehjein, C.A. 1944. Effect of refrigeration on retention of ascorbic acid in vegetables. Food Res. 9: 100-111.

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