Impacto de la cutícula en la calidad poscosecha de la fruta

La necesidad de reducir el desperdicio en la cadena de suministro está impulsando la investigación para comprender los mecanismos intrínsecos que controlan la calidad de los productos hortofrutícolas, uno de los alimentos más perecederos. Esto puede ayudar a las partes interesadas a desarrollar mejores prácticas de manejo para preservar la calidad y el rendimiento de estos productos. Uno de los mecanismos biológicos que ha recibido atención recientemente es la cutícula de la fruta. 

El Papel de la cutícula en la calidad poscosecha

La cutícula es biosintetizada por la epidermis de las partes aéreas no leñosas de las plantas y los frutos, y se deposita en la membrana celular epidérmica externa. La composición de la cutícula de las partes vegetativas es bien conocida; sin embargo, históricamente ha habido una falta de información sobre la composición de la cutícula de las frutas.

La cutícula es la interfaz entre los frutos y las condiciones bióticas y abióticas a su alrededor. Las cutículas pueden afectar las propiedades físicas, químicas y mecánicas de las superficies de los frutos. Además, la cutícula puede alterar las propiedades químicas y físicas de un órgano vegetal y modular su interacción con el ambiente para afectar el desarrollo y la calidad del fruto.

La cutícula de la fruta es importante durante las etapas de crecimiento, desarrollo, maduración y postcosecha. La influencia de las cutículas en las etapas postcosecha de la calidad de la fruta está atrayendo particular atención de los investigadores. La maduración controlada genéticamente implica la degradación de la pared celular y el ablandamiento de la fruta. Estos cambios que hacen que las frutas sean comestibles también aumentan la pérdida de agua y reducen la vida útil. La formación de la cutícula difiere entre especies, y se pueden identificar algunas generalidades amplias entre frutas no climatéricas y climatéricas, como muestra la Figura 1. Sin embargo, los dos patrones no son representativos debido a las diferencias en la composición de la cutícula dentro de cada grupo de maduración.

Las cutículas deben mantener su integridad durante la expansión y desarrollo del fruto; esto es posible mediante mecanismos que controlan la composición y estructura cuticular.

Figura 1. Cambios en la deposición y composición de la cutícula durante el desarrollo de (A) cereza dulce y (B) tomate como ejemplo de una especie de fruta no climatérica y una climatérica, respectivamente. El desarrollo de la fruta difiere notablemente entre especies de frutas; por lo tanto, estos patrones no deben tomarse como representativos de cada tipo de maduración (Lara et al., 2015)

Composición y propiedades de la cutícula

La cutícula es una matriz lipídica, con una mayor proporción de cutina que de polisacáridos. Además, contiene componentes adicionales como ceras, fenoles y cutano.

La concentración y composición de cera en la cutícula varían según la especie. Por ejemplo, las ceras representan solo el 5% de la cutícula en los tomates, pero pueden oscilar entre el 30% y el 80% en las aceitunas. Estas cantidades de cera difieren entre frutas y también pueden variar entre los diferentes órganos vegetativos de una misma planta.

Aunque la composición de la cutícula varía entre las diferentes frutas, tiende a ser similar en especies filogenéticamente cercanas. Estas diferencias en la composición, estructura y propiedades de la cutícula influyen en los atributos de calidad de cada tipo de fruta.

Es importante destacar que la composición de la cutícula no es estática y puede cambiar incluso después de la cosecha debido a las influencias del entorno externo. Los tratamientos postcosecha pueden alterar la integridad y el rendimiento de la cutícula. Estos cambios tienen implicaciones económicas significativas, ya que cualquier efecto adverso durante las etapas de cosecha y manejo postcosecha, como el empaque y la exhibición en tiendas de comestibles o en los hogares de los consumidores, puede reducir la vida útil de los productos frescos y aumentar el desperdicio de alimentos.

Las propiedades biofísicas clave de la cutícula que afectan la calidad de la fruta incluyen su capacidad hídrica, térmica y mecánica. Estas propiedades están interconectadas, de modo que cualquier cambio en una de ellas puede afectar a las otras. Por ejemplo, los cambios en la cantidad de agua pueden influir en las propiedades térmicas de la cutícula, y viceversa. Una comprensión más profunda de estas interconexiones será fundamental para diseñar condiciones de almacenamiento adecuadas que prolonguen la vida útil de las frutas. Sin embargo, la falta de estudios detallados sobre estas interacciones puede resultar en prácticas de almacenamiento postcosecha deficientes.

Tabla 1. Principales propiedades de la cutícula, identificando el componente principal responsable y su función (Lara et al., 2019)

Funciones de la Cutícula de la Fruta

Dado que la cutícula está compuesta principalmente por lípidos, se asumió que su función determinante para el almacenamiento de la fruta y el potencial de vida útil era la protección contra la pérdida de agua. Sin embargo, investigaciones recientes muestran que la cutícula tiene varias funciones. Las cutículas protegen contra factores externos bióticos y abióticos y aumentan la resistencia contra podredumbres, trastornos, plagas y enfermedades. También son cruciales para la apariencia y textura de la fruta, afectando el impacto de la cutícula en la calidad postcosecha.

Reduce la transpiración y pérdida de agua

La cutícula regula el intercambio de agua, gases (dióxido de carbono y oxígeno) y otros solutos con el entorno externo.

La naturaleza hidrofóbica de la cutícula es el resultado de lípidos y ceras. Actúa como una barrera contra la pérdida de agua durante la transpiración de la fruta. La cutícula es 1000 veces menos permeable al agua que las paredes celulares y es la principal barrera al movimiento del agua. La cera, con compuestos alicíclicos (triterpenos, esteroles, etc.), y no la cutina en la cutícula, reduce la permeabilidad al agua.

Las ceras epicuticulares hidrofóbicas también causan el llamado “efecto loto,” permitiendo que la superficie de la fruta permanezca seca y limpia.

La prevención de la pérdida de agua por parte de la cutícula resulta en una cascada de efectos que pueden impactar la calidad de la fruta.

• Pérdida de peso: La pérdida de agua reduce la masa y el peso de las frutas. La cutícula reduce esta pérdida de masa para aumentar el ROI.
• Pérdida de turgencia: Las cutículas ayudan a mantener la turgencia de las frutas y preservan varios atributos de calidad sensorial como textura, jugosidad y apariencia que afectan la aceptación del consumidor.

Mantiene la integridad del tejido

La cutícula es una barrera mecánica que mantiene la integridad estructural de la fruta. La presión de turgencia proporciona presión mecánica transmitida a la cutícula externa para resistir el impacto externo. La capacidad de la cutícula para resistir el estrés externo es crucial, ya que la pared celular se degrada durante la maduración, y la cutícula soporta la mayor parte de la presión externa para mantener la integridad de la fruta.

Sin embargo, la cutícula puede soportar bajos niveles de estrés y recuperar su forma original una vez que se elimina el estrés. Los niveles más altos de estrés causarán deformación irreversible, como magulladuras. La grieta puede ocurrir en frutas carnosas cuando la cutícula no puede manejar la presión interna o externa por encima de los umbrales. Las temperaturas más altas (>23-30 °C) y la humedad relativa (>80%) disminuirán la capacidad de la cutícula para manejar el estrés.

Participa en la termorregulación

La cutícula de la fruta también actúa como un termorregulador ya que tiene un calor específico alto. Es un amortiguador contra el entorno externo, lo que permite que los órganos de la planta, incluidas las frutas, mantengan su temperatura interna dentro de un rango particular.

La cutícula también exhibe una transición vítrea dentro del rango de temperatura fisiológica. A temperaturas más bajas, es rígida y restringe el movimiento del agua. Se vuelve más fluida a temperaturas más altas, y su resistencia a la deformación y al movimiento del agua disminuye.

Protege contra la luz UV

Los fenoles y ceras cuticulares pueden reflejar la luz y filtrar la luz UV para proteger los tejidos de la fruta de sus efectos dañinos.

Afecta la apariencia

La cera y la cutina en las cutículas cambian la apariencia de las frutas haciéndolas brillantes y lustrosas. Además, el mantenimiento de la turgencia también previene la desecación.

Modula la textura

Las cutículas regulan la pérdida de turgencia y el soporte mecánico, lo que influye en la firmeza de la fruta. La interacción entre las paredes celulares epidérmicas y la cutícula, que depende de su composición, cambia la resistencia mecánica de la cutícula.

Barrera contra podredumbres y plagas

La cutícula protege a las frutas de plagas y patógenos al actuar como una barrera contra cualquier ataque y también desencadena mecanismos de defensa.

Atributos cuticulares como el grosor, la cantidad, la composición química y la propiedad mecánica determinan la posibilidad de lesiones en la piel de la fruta y la infección. Por ejemplo, el grosor de la cutícula puede resistir la infección fúngica en manzanas, uvas y arándanos. La cera en la cutícula puede mejorar la resistencia en algunas especies. Por ejemplo, la cera cuticular en las uvas aumenta la resistencia a Botrytis cinerea. La cutina y los fenoles también pueden influir en la resistencia a las infecciones.

A medida que las frutas pierden firmeza, se vuelven más susceptibles a lesiones mecánicas, como microgrietas o heridas, que pueden servir como puntos de entrada para los patógenos. Las aperturas naturales como los estomas y los lenticelos también permiten el ingreso de microbios.

La producción de nuevas ceras en la cutícula, desencadenada por el etileno en respuesta a los ataques de microbios, proporciona una cobertura física que protege a las frutas de los patógenos, como en las naranjas infectadas por Penicillium digitatum.

La cutícula es económicamente importante

Se necesita una comprensión más detallada y precisa de la modulación de los parámetros de calidad por parte de la cutícula debido a su importancia económica en la mejora del valor y la prolongación del almacenamiento y la vida útil. Comprender el impacto de la cutícula en la calidad postcosecha es crucial para desarrollar mejores prácticas de almacenamiento y manejo que puedan reducir significativamente el desperdicio de alimentos y mejorar la vida útil y la calidad de los productos frescos.

La gestión de la temperatura y la humedad relativa postcosecha debe incorporar información sobre la cutícula, ya que estos factores externos pueden influir en las propiedades cuticulares. Los investigadores y las partes interesadas pueden utilizar el F-901 AccuRipe & AccuStore de Felix Instrument Applied Food Science para monitorizar y controlar la temperatura y la humedad relativa. La herramienta también puede monitorear gases como el dióxido de carbono, el etileno y el oxígeno.

Fuente y más información