El pre-tratamiento con agua caliente alivia el daño por frío en el boniato

El boniato (Ipomoea batatas (L. familia Convolvulaceae) Lam) es una hortaliza de importancia mundial cultivado en más de 100 países, valorado por sus versátiles propiedades nutritivas y por sus aplicaciones industriales, posee considerable valor económico. 

Con una producción anual superior a los 90 millones de toneladas, la mayor parte del boniato se cultiva en los continentes asiático y africano (FAOSTAT, 2020). 

La conservación poscosecha, una limitante

A pesar de su cultivo generalizado, el almacenamiento y la conservación poscosecha siguen siendo un importante obstáculo que restringe su potencial industrial. 

Para prolongar el periodo de almacenamiento y mantener la calidad comercial y las ventajas nutricionales, se suele emplear la baja temperatura. Sin embargo, debido a su origen tropical, el boniato presenta una tolerancia limitada al frío y es muy susceptible a daños por temperaturas inferiores a 10 °C.

Los síntomas en este caso, incluyen manchas oscuras externas y picaduras, así como ulceraciones y oscurecimiento interno.

Además, el almacenamiento a temperatura controlada no es económicamente viable para algunos países en desarrollo. Por lo tanto, desarrollar estrategias eficaces para mitigar el daño por el frío es esencial para mejorar el almacenamiento a gran escala y la viabilidad comercial de los boniatos.

Causas de los daños por frío

Estudios previos han demostrado que la aparición de daños por frío está estrechamente asociada con la alteración del metabolismo de las especies reactivas de oxígeno (ROS) y el daño a las membranas plasmáticas. 

A nivel celular, la respuesta inicial al frío se caracteriza por una alteración en la permeabilidad de la membrana, seguida de fuga de electrolitos y la desintegración de la microestructura celular.  

La acumulación de ROS inducida por la baja temperatura ejerce una toxicidad significativa sobre las funciones celulares del boniato, lo que conduce a la formación de productos de peroxidación lipídica, como el malondialdehído. 

Las plantas mantienen un equilibrio dinámico de ROS mediante una combinación de mecanismos de defensa antioxidante enzimáticos y no enzimáticos.

Entre las enzimas antioxidantes, la superóxido dismutasa y la catalasa desempeñan un papel fundamental en la eliminación de ROS, en particular mediante la desintoxicación de cantidades sustanciales de peróxido de hidrógeno (H₂O₂) dentro de las células vegetales. 

El ciclo del ácido ascórbico-glutatión no solo facilita la eliminación directa de H₂O₂ mediante las actividades catalíticas de la ascorbato peroxidasa y la glutatión reductasa, sino que también asegura la regeneración de ascórbico y de glutatión, y es la piedra angular de los mecanismos antioxidantes. 

Además, el suministro de energía celular es de vital importancia para los procesos metabólicos fisiológicos y bioquímicos en las plantas. La carga energética, representada por la proporción de ATP, ADP y AMP, sirve como un indicador crucial del estado energético celular.

Las mitocondrias, como los principales orgánulos productores de energía, albergan enzimas esenciales para el metabolismo respiratorio, incluyendo la citocromo c oxidasa, la succinato deshidrogenasa, la Ca₂₄-ATPasa y la H₂₄-ATPasa, cuyas actividades están intrínsecamente ligadas a la estructura, función y producción de energía mitocondrial. Bajo estrés por frío, las mitocondrias se vuelven más susceptibles al daño oxidativo inducido por ROS, lo que puede conducir a alteraciones estructurales y funcionales e incluso desencadenar la apoptosis (muerte celular).

Tratamientos térmicos para evitar el daño por frío

Los tratamientos térmicos, como el aire y el agua calientes, se han convertido en métodos no químicos benignos y eficaces, que, según se ha observado, mitigan los trastornos fisiológicos, reducen los daños por el frío manteniendo la calidad de las frutas y hortalizas cosechadas.

Estudios recientes han revelado que el tratamiento térmico puede mejorar la tolerancia al frío de los productos hortícolas al modular la actividad de las enzimas antioxidantes, protegiendo así contra el estrés oxidativo inducido por las ROS.

Por otro lado, el tratamiento térmico también está relacionado con el mantenimiento de la eficiencia energética, ya que los niveles de energía influyen directamente en la integridad de la membrana, la síntesis de macromoléculas y el replegamiento de proteínas parcialmente desnaturalizadas bajo estrés por baja temperatura. Por ejemplo, se ha observado que el tratamiento con agua caliente a 48°C mejora las actividades de las enzimas H+-ATPasa y  Ca2+-ATPasa  en judías verdes.

Efectos en boniato

A la luz de estos conocimientos, un estudio actual tuvo como objetivo investigar los mecanismos por los cuales el tratamiento con agua caliente mitiga el daño por el frío en los boniatos al regular las vías metabólicas antioxidantes y energéticas. 

Se observaron mayores niveles de carga energética, así como actividades de citocromo oxidasa, succinato deshidrogenasa, Ca₂₀-ATPasa y H₂₀-ATPasa, en muestras tratadas con agua caliente a 48 ℃ durante 10 min, lo cual se relacionó positivamente con la reparación del daño a la membrana durante el almacenamiento en frío. 

Este tratamiento puede ser una estrategia prometedora para la conservación de boniatos cuando almacenados a bajas temperaturas. 

Fuentes

Zhang, X.; Cheng, J.; Pang, L.; Shen, D.; Xia, Y.; Pan, Y. (2025). 
Hot water pre-treatment alleviates chilling injury in sweet potato: Synergistic regulatory effects on antioxidant and energy metabolism
Postharvest Biology and Technology, 225: 113514

Imagen
https://www.thespruceeats.com/about-boniato-2137947 Acceso el 31/03/2025.