Cinco hallazgos importantes de la investigación sobre el análisis de frutas en poscosecha durante 2023

¿Sabía que antes de llegar a los consumidores, entre el 20 y el 50 por ciento de los productos frescos se pierden en los procesos poscosecha? En nuestro último artículo, comentamos sobre cinco estudios de investigación importantes de 2023 que se centraron en resolver este enorme problema. Aquí hay una descripción general rápida:

1. Avances en hidroponía
2. Cloruro de calcio como conservante
3. Almacenamiento ecológico de mango en cámara fría Zero Energy
4. Vida útil que mejora la melatonina
5. El almacenamiento isotérmico mantiene las manzanas más frescas

Cada descubrimiento es un paso hacia la reducción del desperdicio de alimentos y la mejora de la calidad de los alimentos.

A continuación el artículo, brindando una mirada más profunda.

La investigación se centra en encontrar alternativas a los productos químicos seguros para las personas y el medio ambiente para mejorar la calidad poscosecha.

Los estudios también consideran el impacto del cultivo sin suelo y en invernadero sobre la calidad de los productos frescos.

Los científicos están abordando la expresión genética y la acción antioxidante que regula la fisiología en la calidad poscosecha y la respuesta a las lesiones.

Los parámetros de calidad estándar utilizados para estimar la calidad son materia seca, sólidos solubles totales, acidez titulable, firmeza y color.

Antes de llegar a los consumidores, entre el 20 y el 50 por ciento de los productos frescos se pierden en los procesos poscosecha. Estas pérdidas ocurren en todas las etapas de producción y poscosecha, incluido el manejo, empaque, almacenamiento y transporte. Las pérdidas se producen debido al deterioro de la calidad, el deterioro microbiano y la senescencia.

Se utilizan varias estrategias para limitar estas pérdidas atacando las causas.

Explore estos cinco hallazgos de investigaciones de análisis de frutas en 2023 que consideran las condiciones locales para diseñar soluciones que reduzcan el desperdicio de productos frescos.

1. Métodos de producción y envasado para mejorar la calidad del pepino poscosecha

Los pepinos son la segunda hortaliza más cultivada. La producción mundial fue de alrededor de 119,2 millones de toneladas en 2021.

En el caso de los pepinos, las condiciones climáticas como la temperatura y los niveles de radiación solar, las prácticas de cultivo como la fertilización y el riego, y las condiciones de transporte y almacenamiento son importantes para la calidad.

El sustrato y la iluminación artificial también pueden influir en la calidad del pepino en hidroponía, donde las plantas se cultivan durante todo el año. La lana de roca es el sustrato estándar en condiciones hidropónicas, pero se demandan alternativas biodegradables y más respetuosas con el medio ambiente. El lignito es una alternativa popular. Sin embargo, no existía información sobre su efecto sobre la calidad del pepino durante el almacenamiento poscosecha.

Efectos del cultivo en lignito e iluminación artificial

Un estudio de Łaźny et al. 2023 llevaron a cabo un estudio sobre los efectos de las condiciones de crecimiento, como los sustratos de lignito y la iluminación de asimilación, en el cultivo hidropónico, así como los métodos de almacenamiento en la calidad y la vida útil poscosecha de los pepinos de invernadero.

Experimento

El experimento cubrió los siguientes pasos:

• Para comparar, se cultivaron plantas de pepino en esteras de lignito y lana de roca. Lámparas de sodio y LED proporcionaron luz solar suplementaria.
• Durante cinco días, las pruebas de materiales de embalaje para almacenamiento en frío poscosecha incluyeron cajas de plástico, bolsas de plástico y cajas de cartón.
• La simulación de las condiciones comerciales fue de 10 días: cinco días de almacenamiento en frío y cinco días a 22ᵒC.
• Los parámetros de calidad evaluados después del almacenamiento en frío y diez días de transporte fueron los atributos sensoriales, el contenido de materia seca del fruto, los sólidos solubles totales (SST), la dureza y el contenido de nitratos de los pepinos.

Los hallazgos y conclusiones clave del estudio son los siguientes:

• Impacto de las condiciones de crecimiento en la calidad de la fruta: Los pepinos cultivados en sustrato de lignito mostraron una menor pérdida de peso durante el almacenamiento. Los frutos del sustrato de lignito tuvieron mayor contenido de SST y materia seca que los del sustrato de lana mineral. Los pepinos cultivados con lignito tenía un menor contenido de nitrato.
• Efecto de la iluminación y el sustrato sobre los parámetros sensoriales: Los frutos de plantas cultivadas en sustrato de lignito bajo iluminación LED mostraron los mejores parámetros sensoriales.
• Influencia del almacenamiento y el embalaje en la pérdida de peso: El embalaje con película de PE redujo la pérdida de peso de la fruta durante el transporte y el almacenamiento. La fruta envasada en papel de aluminio mostró una mayor vida útil y una mejor calidad poscosecha. Los pepinos almacenados en cajas de cartón sufrieron una pérdida de peso más lenta que los de otros materiales.
• Impacto general de las opciones de producción: El sustrato de lignito orgánico y la iluminación suplementaria LED afectan positivamente la calidad y la vida útil poscosecha de los frutos de pepino de invernadero.
• Recomendaciones para prolongar la calidad poscosecha: El embalaje, transporte y almacenamiento adecuados son esenciales para prolongar la calidad poscosecha. La fruta retirada de la película de PE y colocada en una caja de cartón mostró una pérdida de peso más lenta.

El estudio sugiere que la combinación de opciones estratégicas en los métodos de producción, incluido el uso de sustrato de lignito orgánico e iluminación LED, puede mejorar significativamente la calidad y la vida útil de los pepinos cultivados hidropónicamente. Además, considerar cuidadosamente los materiales y métodos de embalaje puede contribuir aún más a mantener la calidad poscosecha.

2. El cloruro de calcio mejora el color y la textura del pimiento en poscosecha

Figura 1: “Modelo regulador de red genética de pimiento verde lesionado mecánicamente (A) sin tratamiento y (B) tratado con CaCl2 durante el almacenamiento. En comparación con CK-0, la flecha roja significa regulada hacia arriba, la flecha verde significa regulada hacia abajo, la flecha rosa significa ligeramente regulada hacia arriba y la flecha verde claro significa ligeramente regulada hacia abajo”, Ma et al., 2023. (Créditos de las imágenes: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2023.112437)

El pimiento verde (Capsicum annuum L.) es una hortaliza popular por su color brillante, sabor y textura crujiente. También es rico en azúcares, ácidos orgánicos, proteínas, vitaminas y otros nutrientes. La capsaicina, un antioxidante, tiene varios beneficios para la salud de las personas. Sin embargo, su piel fina y su estructura hueca del fruto lo hacen vulnerable a vibraciones, impactos y daños por compresión durante las etapas de manipulación y almacenamiento poscosecha.

Las lesiones desencadenan cambios fisiológicos y bioquímicos que estropean la apariencia y provocan infecciones microbianas, pérdida de comestibilidad y nutrición y deterioro.

Para prevenir pérdidas económicas por el deterioro de la calidad poscosecha, un estudio de Ma et al. 2023 probó el tratamiento con cloruro de calcio (CaCl2), un método rentable.

Efectos poscosecha de la aplicación de calcio en precosecha

El calcio es un componente esencial de la pared celular y la membrana que mantiene la integridad y la fuerza. También reduce los daños por golpes, oscurecimiento, maduración y senescencia. La Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) ha clasificado al CaCl2 como una sal segura.

Experimento

Se sabe del efecto positivo del cloruro de calcio como tratamiento precosecha en la mejora de la calidad poscosecha; sin embargo, no se ha estudiado su capacidad para limitar los resultados de daños mecánicos.

Ma et al. 2023, examinaron el efecto del CaCl2 sobre la calidad fisiológica y los mecanismos reguladores de la expresión génica implicados mediante el análisis del metaboloma, el transcriptoma y ATAC-seq (ensayo de cromatina accesible a transposasa con secuenciación de alto rendimiento).

Los parámetros de calidad evaluados fueron la calidad sensorial, incluyendo el color y dureza de los frutos.

Los hallazgos y conclusiones clave del estudio incluyeron:

• Inhibición del Enrojecimiento y Elevación de MDA: El tratamiento con calcio inhibió el desarrollo de enrojecimiento en el fruto. Una disminución en el nivel de malondialdehído (MDA) sugiere una reducción del estrés oxidativo.

Los resultados de las pruebas de mecanismos reguladores genéticos mostraron los siguientes resultados:

• La transcriptómica reveló efectos sobre la expresión de genes clave relacionados con diversos procesos, incluido el cambio de color de la fruta, el ablandamiento de la fruta, el metabolismo activo del oxígeno y la respuesta hormonal.
• La metabolómica identificó cambios en las concentraciones de metabolitos.
• ATAC-seq proporcionó información sobre los cambios en la accesibilidad de la cromatina.
• Construcción de un modelo de red regulatoria: se desarrolló un modelo de red regulatoria del tratamiento con calcio sobre el daño mecánico poscosecha del fruto de pimiento verde con base en los efectos observados. Este modelo ilustra que CaCl2 disminuyó la acumulación de carotenoides, redujo la degradación de la pared celular y mejoró la actividad antioxidante de la eliminación de ROS, ver Figura 1.

El estudio proporciona información valiosa sobre el impacto de las lesiones mecánicas en la fruta después de la cosecha. La investigación contribuye a comprender los cambios moleculares y fisiológicos en la poscosecha del fruto del pimiento verde, destacando los beneficios potenciales del tratamiento con calcio. El tratamiento alivia los efectos adversos del daño mecánico poscosecha al mantener el color de la calidad sensorial, prevenir el desarrollo del color rojo y retener la dureza del fruto del pimiento verde.

3. La cámara frigorífica Zero Energy y los envases de plástico conservan la calidad del mango 

Figura 2: Principio de enfriamiento estático de Zero Energy Cool Chamber (ZECC), Niel Noble. (Créditos de las imágenes: https://srrweb.cc.lehigh.edu/app/ZECC)

Si bien el almacenamiento en frío es el método aceptado para reducir la pérdida de alimentos, es costoso y necesita electricidad constante y confiable. Zero Energy Cool Chamber (ZECC) proporciona un sistema de almacenamiento ecológico para climas cálidos y áridos. No requiere electricidad. La arena húmeda entre las paredes de ladrillo elimina el calor y mantiene fresco el espacio de almacenamiento central mediante enfriamiento evaporativo pasivo (veáse la Figura 2).

En Indonesia, Dewitara et al. 2023, probó la eficacia de ZECC y dos materiales de embalaje para mantener la calidad del mango y mejorar la vida útil.

La producción de mango está aumentando ya que el mango es una fruta local muy nutritiva. Sin embargo, los frutos son propensos a magullarse porque un manejo inadecuado poscosecha puede reducir la calidad y la vida útil.

Experimento

El cultivar de mango probado fue Golek y el experimento se realizó en dos etapas entre enero y marzo de 2021. Los dos materiales de embalaje probados fueron polietileno de baja densidad (LDPE) y LDPE con perforaciones.

En una primera etapa se evaluó la calidad física del mango y se preparó para el almacenamiento poscosecha mediante lavado y empaque en LDPE y LDPE con perforaciones almacenado durante 18 y 15 días a temperatura ZECC (±26 °C).

En la segunda etapa, se probó la calidad del mango después del almacenamiento.

Los parámetros de calidad evaluados fueron sensoriales (aroma, textura y sabor), color de piel, pérdida de peso, firmeza, acidez total, SST, pH, contenido de agua y vitamina C.

Los hallazgos y conclusiones clave del estudio se enumeran a continuación:

• Envases de LDPE almacenados durante 18 días: el LDPE conservó varias cualidades, incluida la vitamina C, el ácido total, los SST, el pH, el contenido de agua, el color de la piel (L* y b*) y los atributos sensoriales.
• Envases de LDPE perforado almacenados durante 15 días: El LDPE perforado conservó TSS, color L* y b*, contenido de agua, color organoléptico, aroma, textura y sabor.

Este estudio muestra que los envases de LDPE y de LDPE perforado mostraron diferentes capacidades de conservación para diversas calidades de mangos.

Proporciona información sobre el impacto del embalaje en la calidad poscosecha de los mangos y la eficacia de los distintos métodos de embalaje en combinación con las condiciones de almacenamiento ZEEC.

4. El tratamiento con melatonina reduce la infección y aumenta la vida útil de las fresas 

Figura 3: Resumen gráfico del experimento, Promyou et al. 2023. (Créditos de las imágenes: https://doi.org/10.3390/foods12071445

Las fresas (Fragaria × ananassa cv. Camino Real) son el tercer producto agrícola más importante de Estados Unidos y la quinta fruta más consumida.

La mayor amenaza de la calidad poscosecha de la fresa, una fruta no climatérica, es Botrytis cinerea, el moho gris. El moho provoca pérdidas del 25-30% de las fresas al año. Se han utilizado varios productos químicos para contener el daño del moho gris, pero cuestiones de salud y seguridad ambiental han renovado los esfuerzos de investigación para encontrar alternativas más seguras y respetuosas con el medio ambiente.

Promyou et al. 2023, probaron la idoneidad del tratamiento con melatonina exógena (MT) para controlar el moho gris y la calidad resultante de la fresa.

Experimento

Fresas de un huerto de Luisiana, cosechadas al 80% de madurez, se cosecharon y se llevaron al laboratorio en una hora.

Los frutos fueron inoculados con B. cinerea, tratados con 100 µM MT y comparados con dos inoculación de control y tratamiento con hipoclorito de sodio al 5%. Otro grupo recibió tratamiento MT sin inoculación. Después de la inoculación, los frutos se almacenaron a temperatura ambiente (25 ± 2°C) y 80-85% de humedad relativa durante seis días.

Los frutos se examinaron cada dos días para determinar parámetros de calidad como color, firmeza, SST, acidez titulable y pérdida de peso, actividades enzimáticas antioxidantes y capacidad de eliminación de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH).

Los hallazgos y conclusiones clave del estudio son los siguientes:

• Mantenimiento del color: La inmersión de las fresas en la solución de melatonina mantuvo eficazmente el brillo de la fruta y retrasó el cambio natural en el color de la fruta.
• Acidez y SST: el tratamiento con melatonina ayudó a mantener el nivel de acidez titulable en las fresas, ralentizó el aumento de SST y mantuvo el sabor y el sabor de la fruta.
• Peso fresco y firmeza: Las fresas tratadas con melatonina conservaron su peso fresco y firmeza de la fruta, lo que indica que la melatonina podría desempeñar un papel en la preservación de los atributos físicos de la fruta.
• Resistencia a enfermedades: Las fresas tratadas con melatonina mostraron una menor infección de B. cinerea en comparación con las frutas de control no tratadas y las frutas tratadas con hipoclorito de sodio (NaOCl) al 5%.
• Capacidad antioxidante: El tratamiento con melatonina aumentó la capacidad de eliminación de DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo), lo que indica una mayor actividad antioxidante.
• Además, se incrementó la actividad de enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa (SOD), peroxidasa (POD) y ascorbato peroxidasa (APX), a excepción de la catalasa (CAT). Es decir, la melatonina contribuye a la defensa de la fruta frente al estrés oxidativo.
• Efecto sobre la inoculación de B. cinerea: Incluso cuando las fresas tratadas con melatonina fueron inoculadas con B. cinerea, los efectos positivos sobre la calidad poscosecha se mantuvieron. Indica que la melatonina podría preservar eficazmente la calidad de las fresas incluso en presencia de una infección por hongos.

En resumen, el estudio muestra que la aplicación exógena de melatonina podría ser una estrategia prometedora para mejorar la calidad poscosecha de las fresas al preservar el color, la acidez, la firmeza y la capacidad antioxidante al tiempo que reduce la susceptibilidad a infecciones fúngicas como B. cinerea, ver Figura 3.

5. El almacenamiento isotérmico retrasa la senescencia en manzana 

Figura 4: Resumen gráfico del experimento, Chen et al. 2023. (Créditos de las imágenes: https://doi.org/10.3390/foods12091765)

Las fluctuaciones de temperatura (TF) afectan significativamente la calidad y la senescencia de la fruta, ya que cada diferencia de 10°C puede aumentar la tasa fisiológica de 2 a 3 veces, cambiando la calidad de la fruta. La humedad relativa también es crucial, ya que ella y la temperatura pueden aumentar las infecciones.

Un estudio de Chen et al. 2023, estudiaron si el enfriamiento y la isotérmica pueden mejorar la calidad de los productos frescos en manzanas manteniendo tasas fisiológicas.

Experimento

Se almacenaron tres lotes de manzanas recién cosechadas a una humedad relativa del 85 al 90 % durante 60 días a una TF de 5 ± 5 °C y 5 ± 1 °C y una temperatura isotérmica o constante (CT) de (5 ± 0,1 °C).

Se analizaron las frutas cada diez días para determinar su firmeza, TSS, TA, fuga de electrolitos ingrávidos (EL), frecuencia respiratoria y actividades antioxidantes.

Los hallazgos y conclusiones clave del estudio incluyen lo siguiente: 

• Atributos de calidad: Las manzanas del grupo CT mantuvieron niveles más altos de firmeza, peso fresco, SST y TA en comparación con el grupo TF.
• Parámetros respiratorios y de estrés: Las manzanas en el grupo CT exhibieron una frecuencia respiratoria suprimida y niveles más bajos de fuga de electrolitos (EL), malondialdehído, anión superóxido (O2·-) y acumulación de peróxido de hidrógeno.
• Actividades enzimáticas y bioquímicas: las actividades de las enzimas antioxidantes, incluidas la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT), la ascorbato peroxidasa (APX) y la glutatión reductasa (GR), fueron mayores en el grupo CT, lo que indica un sistema de defensa antioxidante más robusto.
  
  Al final del almacenamiento, el grupo CT mostró actividades significativamente mayores de SOD, CAT, APX y GR en comparación con el grupo TF5.

Se observaron niveles más altos de ácido ascórbico (AsA), glutatión reducido (GSH), fenoles totales y flavonoides totales en manzanas almacenadas en el ambiente CT.

• Estado energético: las manzanas en el grupo CT mantuvieron un mayor contenido de trifosfato de adenosina (ATP) y exhibieron mayores actividades de H+-ATPasa, Ca2+-ATPasa, citocromo c oxidasa (CCO) y succinato deshidrogenasa (SDH).
• Conclusión: El ambiente de almacenamiento a temperatura constante se asoció con un retraso en la senescencia del fruto. El retraso se atribuyó a una mayor capacidad antioxidante (mayores actividades enzimáticas y menor estrés oxidativo) y al mantenimiento de un mayor estado energético en las manzanas.

Los hallazgos muestran que el almacenamiento isotérmico retarda la senescencia de la fruta. Un ambiente de almacenamiento a temperatura constante influye positivamente en la calidad poscosecha de las manzanas al promover las defensas antioxidantes y mantener los niveles de energía celular.

Medición de precisión de parámetros para la investigación en análisis de frutas

Los estudios que prueban parámetros de calidad como los discutidos anteriormente podrían utilizar el medidor de calidad de productos Felix F-750. Producido por Felix Instruments Applied Food Science, el dispositivo que utiliza espectroscopía de infrarrojo cercano y quimiometría es adecuado para análisis no destructivos, rápidos y precisos de varios parámetros de calidad como materia seca, SST, acidez titulable y color interno y externo.

Esta herramienta y sus similares para otros frutos son útiles tanto en campos como en laboratorios. También son un valioso estándar industrial en todas las etapas de la cadena de suministro de alimentos para monitorear y controlar la calidad y reducir el desperdicio de alimentos una vez que los hallazgos llegan a la fase de aplicación.

Fuente

Dr. Vijayalaxmi Kinhal, https://felixinstruments.com/blog/five-significant-postharvest-fruit-analysis-research-findings-in-2023/