La predicción del comportamiento a través de modelos predictivos centra las investigaciones que actualmente se ejecutan en el Centro Tecnológico Tecnova

Aplicación de la luz UV-C en la industria hortofrutícola

Ana Belén Cabezas Serrano; Jonathan Romero Masegosa; Antonia Barros de las Heras, Teresa Turiño Rodríguez (Área de Poscosecha CT Tecnova)Mª Carmen Galera Quiles, directora general del Centro Tecnológico Tecnova21/09/2015

El conocimiento de las dosis óptimas de tratamiento y la fisiología postcosecha de los productos frescos conforman la base para la modelización de su comportamiento bajo el efecto de la tecnología UV-C o de las diferentes tecnologías postcosecha. La predicción del comportamiento a través de modelos predictivos centra las investigaciones que actualmente se ejecutan en el Centro Tecnológico Tecnova sobre diferentes productos hortofrutícolas tanto frescos como transformandos.

En el presente trabajo se presenta uno de los trabajos que actualmente se están realizando en Tecnova para obtener las dosis óptimas y el comportamiento del producto durante la fase postcosecha. El pepino ocupa el tercer puesto de la balanza de exportaciones nacional siendo su vida útil postcosecha afectada por las mermas debido principalmente a podredumbres. En el presente trabajo se ha estudiado el efecto de la luz UV-C en tres dosis (testigo, 5 KJ m^-2y 10 KJ m^-2) sobre diferentes aspectos de la calidad tanto microbiológica como nutricional durante la conservación a 8 °C y 90% de Humedad Relativa durante 14 días. La luz UV-C inhibió la presencia de podredumbres al final de la conservación y causó una reducción de la carga microbiana del orden 30 % respecto a los testigos no tratados. La dosis de 5 KJ m^-2 ralentizó la pérdida de peso durante la conservación, y los tratamientos tuvieron efecto positivo sobre el aspecto visual, manteniendo las condiciones cualitativas del producto fresco por más tiempo. Finalmente, la calidad nutracéutica del producto al final de la conservación se vio favorecida por una mayor capacidad antioxidante, observada en los frutos tratados con luz UV-C frente al testigo en las dos dosis objeto de estudio. El tratamiento UV-C se ha mostrado eficaz en la reducción de las podredumbres, carga microbiana y mantenimiento de la calidad de los productos hortofrutícolas.

Equipo UV en las instalación del CT Tecnova.

El alto carácter perecedero de las frutas y hortalizas, aunado al inadecuado manejo postcosecha, se traduce en elevadas pérdidas de la calidad durante la fase de comercialización y distribución en los mercados. El uso de tratamientos con fungicidas para el control del ataque de microorganismos durante la postcosecha, se ha visto restringido por los residuos que dejan en el producto y que pueden afectar la salud del consumidor. Por otro lado, los tratamientos térmicos favorecen el control de los microorganismos, pero causan cambios en la calidad visual y sensorial del producto con pérdidas de color, firmeza y aumento de algunos compuestos bioactivos (fenoles, flavonoides, fitolexinas y otros). Por ello se están realizando esfuerzos para implementar tecnologías emergentes y alternativas en la industria hortofrutícola.

El uso de luz UV-C en el sector de frutas y hortalizas frescas, así como en el subsector de IV gama, viene avalada por numerosos estudios científicos.La luz UV-C, induce mecanismos de defensa en el tejido vegetal metabólicamente activo, provocando la producción de fitoalexinas (Mercier, 1997, Douillet-Breuil et al., 1999). Esta radiación puede estar acompañada por otros mecanismos de defensa tales como modificaciones de la pared celular, enzimas de defensa y aumento en la actividad antioxidante, esto último ha sido relacionado con posibles beneficios a la salud de los consumidores.

Actualmente, el contenido de antioxidantes es considerado un parámetro importante de la calidad de frutas y hortalizas, siendo de gran interés evaluar los cambios en el estado de éstos después de aplicar nuevas tecnologías emergentes de conservación como tratamientos con UV-C (Holcroft y Kader, 1999; Wang et al., 2002; Ayala-Zavala et al., 2005). Entre los compuestos antioxidantes más importantes en frutas y hortalizas podemos citar los carotenoides, polifenoles y el ácido ascórbico o vitamina C.

Las radiaciones ultravioleta son parte del espectro electromagnético. Éstas se manifiestan en tres bandas o frecuencias: UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm) y UV-C (280-100 nm). A diferencia del espectro visible y de los infrarrojos, la luz ultravioleta es capaz de alterar las propiedades de la materia viva expuesta a sus rayos. La radiación UV-C, induce la formación de dímeros de pirimidina, los cuales distorsionan la doble hélice de ADN, bloqueando la replicación de la célula al mismo tiempo que produce entrecruzamientos entre los dobles enlaces C=C de los aminoácidos aromáticos. La desnaturalización de las proteínas resultante contribuye a la despolarización de la membrana y la generación de un flujo iónico anormal (Moseley, 1990). De esta manera, aquellas células que no son capaces de reparar el daño causado al ADN, no sobreviven. Sin embargo, la exposición de las células microbianas a la radiación UV-C seguida de una exposición a la luz visible puede inducir mecanismos enzimáticos de fotorreparación, así como la expresión de genes de excisión-reparación capaces de restaurar la integridad del ADN (Lado y Yousef, 2002). La exposición a radiaciones UV-C (0,12-9,0 kJ m^-2), provoca una serie de respuestas químicas en el producto fresco que favorecen la actuación de enzimas antifúngicos o la síntesis de fitoalexinas (Shama, 2004).

La búsqueda de la dosis óptima de tratamiento para el mantenimiento de la calidad nutricional y microbiológica de los productos frescos durante la fase postcosecha y la incorporación de esta técnica a la agroindustria hortofrutícola ha centrado diversos desarrollos elaborados por el área de Postcosecha para empresas del sector.

Tratamiento y resultados obtenidos

Se ha ensayado la efectividad de diversas dosis de tratamiento sobre uno de los productos hortofrutícolas de especial interés en la balanza de las exportaciones agroalimentarias del sector hortofrutícola español como es el pepino. A continuación se presentan los principales resultados obtenidos para estos productos en las experiencias realizadas en CT Tecnova.

El pepino es un fruto muy apreciado por los consumidores europeos por sus propiedades nutracéuticas y bajo valor calórico pero es muy perecedero debido principalmente al ataque de hongos, por lo que su tiempo de almacenamiento durante el transporte se restringe.

Los pepinos almacenados a 8 °C fueron expuestas a 2 dosis de radiación ultravioleta mediante un equipo de flujo lineal diseñado conjuntamente por El Centro Tecnológico Tecnova y la empresa Ingro Maquinaria, S.L. (Figura 1). Las muestras.

Figura 2. Incidencia de prodedumbres al final de la conservación.

La efectividad del tratamiento se ha evaluado a través de la evolución de las podredumbres y conteos microbiológicos de la superficie del fruto mientras que también se ha evaluado el efecto de la luz UV-C sobre los principales parámetros cualitativos tanto físicos como nutracéuticos de este producto durante la fase postcosecha.

No se observó incidencia de podredumbres en los frutos tratados durante la conservación mientras que al final de la misma el testigo mostró una incidencia del 35% tal y como se observa en la Figura 2. Los recuentos microbianos mostraron una reducción de la carga microbiana inicial en aerobios mesófilos (Figura 3) y mohos y levaduras (Figura 4). de los productos tratados respecto al testigo sin tratamiento. Tras el tratamiento la dosis de 5 KJ m^-2 redujo de 2 logaritmos la carga, casi el 50%, mientras la dosis de 10 KJ m-2 causó una reducción de 1 logaritmo frente al testigo no tratado. Al final de la conservación el conteo de aerobios mesófilos sobre pasó los 7 logaritmos de unidades formadoras de colonias por gramo de producto fresco (log UFC g^-1), observándose diferencias significativas entre tratamientos y el testigo mostrando efectividad en el tratamiento. No se pudo observar diferencias significativas entre tratamientos en el conteo de mohos y levaduras al final conservación.

Figura 3. Evolución de la carga microbiana de aerobios mesófilos en la superficie de los frutos de pepino.

Figura 4. Evolución de la carga microbiana de mohos y levaduras en la superficie de los frutos de pepino.

La efectividad del tratamiento desde el punto de vista microbiológico fue contrastada con el efecto de la luz UV-C sobre la calidad del producto. Una de las principales causas del deterioro del pepino durante la postcosecha es la pérdida de peso en este sentido se ha observó (Figura 5) que los pepinos tratados con luz UV-C en dosis de 5 KJ m-2 mostraron unas pérdidas de peso del orden 3-4% inferiores a los productos no tratados o aquellos tratados con dosis más alta lo cual pone de manifiesto que si bien el tratamiento puede ser efectivo, por la reducción de la carga microbiana y la consecuente disminución del deterioro, dosis altas o inapropiadas podrían causar daños a nivel celular que den lugar a una aceleración de la senescencia de los tejidos.

La apariencia visual de los productos frescos resulta determinante en la decisión de compra por tal motivo los tratamientos Postcosecha no sólo deben asegurar la seguridad del mismo sino que además deben mantener las propiedades organolépticas de frescura. En ese sentido se determinó el efecto del tratamiento a partir la colorimetría del producto durante la conservación estimando los cambios globales de color (Figura 6). Los mayores cambios se observaron en los productos testigo siendo menores éstos en los productos tratados con UV-C y particularmente en las dosis más altas lo que implica que el efecto del tratamiento con luz UV-C no modifica el aspecto visual del pepino manteniendo las características de frescura durante un periodo más prolongado de su vida útil.

Figura 5. Efecto de la luz UV-C sobre la evolución de la pérdida de peso de los frutos de pepino.

Figura 6. Efecto de la luz UV-C sobre los cambios de color de los frutos de pepino.

El gran interés de la sociedad actual en las propiedades saludables de los productos y el de la incorporación de éstas a la dieta de manera cotidiana hace de gran interés el efecto de la luz UV-C en el producto durante la fase postcosecha y en mantenimiento del contenido de biocompuestos durante la fase postcosecha de los productos frescos. Se ha evaluado la capacidad antioxidante total (Figura 7) del pepino en fresco como contenido en miligramos de ácido ascórbico por cada 100 gramos de producto fresco. Los frutos de pepino tratados con luz UV-C mostraron un mayor contenido de compuestos antioxidantes que los productos no tratados durante toda la conservación siendo estas diferencias más evidentes al final de la conservación.

Figura 7. Efecto de la luz UV-C sobre la actividad antioxidante de los frutos de pepino.

Referencias bibliográficas

Ayala-Zavala, J. F.; Wang, S.Y.; Wang, C. Y.; González-Aguilar, G. A. (2005). Methyl jasmonate in conjunction with ethanol treatment increases antioxidant capacity, volatile compounds and postharvest life of strawberry fruit. European Food Research and Technology. 221: 731-738.
Douillet-Breuil, A.; Jeandet, P.; Adrian, M.; Bessis, R. (1999). Changes in the phytoalexin content of various vitis spp. in response to ultraviolet C elicitation. J. Agric. Food Chem. 47: 4456-4461.
Holcroft, D.M.; Kader, A.A. (1999). Controlled atmosphere-induced changes in pH and organic acid metabolism may affect color of stored strawberry fruit. Postharvest Biol. and Technol. 17 (1): 19-32.
Lado, B. H.; Yousef, A. E. (2002). Alternative food-preservation technologies: efficacy and mechanisms. Microbiol. Infect. 4: 433-440.
Mercier, J. (1997). Role of phytoalexins and other antimicrobial compounds from fruits and vegetables in postharvest disease resistance. Photochemistry of fruit and vegetables. FA Thomas-Barberán and R J Robins (eds). C.H.I.P.S. Neimer, Tx 221-241.
Moseley, B.E.B. (1990). Radiation, microorganisms, and radiation detection. En: Johnston DE, Stevenson MH (Eds), Food irradiation and the chemist. Royal Society of chemistry. Bristol, UK: 97-108.
Shama, G. (2004). Ultraviolet Light Encyclopedia of Food Microbiology. Pages 2208-2214.
Wang, S.Y; Zheng, W.; Galletta, G. J. (2002). Cultural system affects quality and antioxidant capacity in strawberries. J. Agric. Food Chem. 50: 6534-6542.