Erandi Atsiri Aguilar-Ortiz
Estudiante del Programa Institucional de Maestría en Ciencias Biológicas,
Área Temática de Biotecnología Alimentaria, Facultad de Químico Farmacobiología,
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, Michoacán.
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Rafael Salgado Garciglia
Profesor e investigador responsable del laboratorio de Biotecnología Vegetal del Instituto de Investigaciones Químico Biológica,
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Morelia, Michoacán.
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Control de hongos en frutos poscosecha

Con fines de controlar el ataque de hongos en frutos poscosecha, como Botrytis cinerea, Colletotrichum gloeosporioides y algunas especies de Aspergillus, Rhizopus y Penicillium, se aplican diversos fungicidas químicos sintéticos como el Captafol® y Trioxil®; sin embargo, estos compuestos preocupan por su uso excesivo y por los efectos nocivos en la salud pública, en los ecosistemas y en el desarrollo potencial de la resistencia microbiana. En este sentido, ha sido necesario explorar alternativas de control de estos tipos de hongos poscosecha para reducir el uso de fungicidas sintéticos.

Entre los métodos para prolongar la vida poscosecha de diversos frutos, como cítricos, fresa y zarzamora, sin la contaminación por microorganismos, en específico por hongos, existen tratamientos con temperatura de almacenamiento, aplicación de irradiación ultravioleta (UV), así como el almacenamiento en atmósferas modificadas o controladas con O3 y alta concentración de O2 o CO2. Sin embargo, estos tratamientos afectan la estabilidad de los compuestos funcionales como las vitaminas, antioxidantes, antiinflamatorios, entre otros, lo que ha llevado a la búsqueda de alternativas como el uso de biopelículas o recubrimientos, solos o adicionados con extractos o compuestos derivados de plantas.

Recubrimiento y biopelículas

Ambos tipos de empaque son una matriz transparente continua, comestible y delgada que se estructura alrededor de un alimento, generalmente mediante la inmersión del mismo en una solución formadora (disolución) o por aspersión.

El término de recubrimiento comestible es usado desde el siglo XII, época en la que se preservaban naranjas y limones mediante recubrimientos a base de cera en China. En la década de 1930, el uso de cera y agua era aplicado en frutas. El encerado de frutas es un método que se utiliza en la actualidad para evitar la deshidratación y para conservarlas durante más tiempo. Puede hacerse con ceras sintéticas, aunque se prefiere el uso de ceras naturales como la caña de azúcar, la cera carnauba y algunas resinas.

Algunas ventajas del encerado de frutas son: Disminuye la pérdida de agua; protege el fruto; aumenta el brillo; genera una atmósfera modificada, lo cual retarda su proceso de maduración; se pueden agregar los fungicidas con la cera, con lo cual se logra una mejor adherencia del producto y un buen control de hongos una vez recolectada la fruta. Como la cantidad de cera aplicada es muy pequeña, el encerado de frutas es un proceso de bajo coste.

Otro tipo de recubrimientos son a base de biopolímeros, moléculas de origen natural producidas por organismos vivos en forma de cadenas constituidas por bloques químicos repetitivos y construidos a partir de recursos renovables que podrían degradarse en el medioambiente. Los biopolímeros son muy importantes porque tienen propiedades excepcionales como la no toxicidad y la biodegradabilidad, además de aumentar la vida de anaquel y tener propiedades antimicrobianas.

Son efectivos por controlar la transferencia de gases, el crecimiento microbiano y por mantener una apariencia de frescura, firmeza, brillo, color, calidad y valor comercial de los frutos. Estos pueden ser elaborados a partir de celulosa, almidón, quitosano, alginatos, carragenatos, gelanos, pectinas de frutas, proteínas de origen animal (gelatinas, caseínas, albúminas o suero de leche) y proteínas de origen vegetal (zeína y soya).

QUITOSANO: Ejemplo de recubrimiento y biopelícula con alto potencial

El uso de empaques y recubrimientos a base de quitosano ayudan a la preservación de la calidad de los alimentos, extendiendo su vida de anaquel, debido a las propiedades antimicrobianas intrínsecas del biopolímero, del cual pueden obtenerse materiales multifuncionales debido a que tiene diferentes características como biodegradabilidad, biocompatibilidad y no toxicidad. En frutas y vegetales, el recubrimiento con quitosano ayuda a retrasar la maduración y la pérdida de agua, reduciendo así su descomposición, además de sus propiedades antifúngicas. Algunas tendencias con las películas de quitosano son agregar aditivos para mejorar las propiedades antimicrobianas y antioxidantes, como la complementación con extractos derivados de plantas por su contenido de compuestos fenólicos o terpénicos, logrando empaques más ecológicos y alto potencial antifúngico.

El quitosano [poli beta-(1-4)-2-amino-2- desoxi-D-glucopiranosa] es un biopolímero catiónico producido por la desacetilación química de la quitina que se encuentra en los exoesqueletos de crustáceos e insectos y es reconocido como un compuesto seguro GRAS, que significa que es una molécula generalmente segura para su uso en alimentos, además se ha evaluado para el control de enfermedades fúngicas en poscosecha.

El quitosano posee actividad antifúngica, ya que inhibe el crecimiento micelial, la esporulación y la germinación de diferentes hongos como C. gloeosporioides y B. cinerea, entre otros. También, el quitosano se ha aplicado como un recubrimiento comestible, conocido como biopelícula, en frutas y vegetales que, por sus propiedades, limita la pudrición por hongos y retrasa su maduración.

El quitosano es considerado a nivel mundial como uno de los más estudiados para su uso en alimentos. El comercio de este biopolímero se debe a la gran demanda de los países en desarrollo como Asia, América Latina y Medio Oriente. Se produce a nivel mundial, con más de 200 000 toneladas/año de desechos sólidos aprovechables para producir alrededor de unas 25 000 toneladas/año de quitina: Polymar en Brasil, Quitoquimica, Biotex y Bioagro en Chile, Laboratorio farmacéutico Mario Muñoz en Cuba, Bipol en México, Indufrisa en Ecuador y BioTecno y Colorquímica en Colombia.

Diversas investigaciones han demostrado las propiedades de las biopelículas elaboradas a base de quitosano, ya que además de prolongar la vida útil de los alimentos, presenta buenas propiedades ópticas (color, brillo, resistencia a la luz ultravioleta), propiedades de barrera (resistencia al agua y al vapor de agua), así como buenas propiedades mecánicas, incluyendo resistencia a la tracción, a la elongación y a la rotura.

Extractos vegetales antifúngicos como aditivos en biopelículas o recubrimientos

La adición de componentes como los compuestos derivados de plantas a las biopelículas o recubrimientos de quitosano, es una estrategia de mejora en el almacenamiento poscosecha de frutas y verduras. La adición de extractos de diferentes plantas, principalmente medicinales, promueven una mejora en la actividad antifúngica y proveen propiedades antioxidantes. Una gran cantidad de plantas contiene una mezcla compleja de moléculas de diversa naturaleza química, como los del grupo de los terpenos y de los fenólicos, los cuales han mostrado una alta actividad antifúngica además de la antioxidante. Se han preparado biopelículas de quitosano con aceite esencial de cítricos, de Minthostachys mollis (muña), así como el aceite esencial de plantas de uso común como limón y de la semilla de durazno.

En nuestro grupo de trabajo se ha demostrado que los extractos de semillas de aguacate nativo mexicano (P. americana var. drymifolia) presentan actividad, entre otras, antiinflamatorias y anticancerosas, aunque es conveniente resaltar que este tipo de actividad ha sido demostrada por los compuestos lipofílicos que componen el aceite de la semilla de aguacate y no los componentes más polares como los ácidos fenólicos y los flavonoides. Sin embargo, este tipo de compuestos, en otras investigaciones, ha probado su efecto antifúngico, además del antioxidante.

El uso potencial de los extractos derivados de plantas como antifúngicos es, principalmente, para evitar o disminuir el uso de los fungicidas químicos sintéticos que conllevan a la contaminación ambiental y daños a la salud humana. Los compuestos fenólicos, terpenos, glucósidos y alcaloides, conforman los distintos grupos de metabolitos secundarios que las plantas sintetizan y acumulan en las diferentes partes como hojas, tallos, flores y raíces, como principal mecanismo de defensa química. Debido a esto, este tipo de metabolitos ha sido estudiado por décadas con el propósito de ser empleados como biocontroladores de hongos fitopatógenos en los sistemas de la agricultura orgánica y sustentable.

Arceo-Martínez M., Jiménez-Mejía R., Salgado-Garciglia R., Santoyo G., López-Meza J. y Loeza-Lara P. (2019). Efecto antifúngico in vitro e in vivo de quitosano sobre patógenos de fresa en postcosecha. Agrociencia, 53, 1297-1311. https://agrociencia-colpos.org/index.php/agrociencia/article/view/1877/1874

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Ochoa-Zarzosa A., Báez-Magaña M., Guzmán-Rodríguez J.J., Flores-Álvarez L.J., Lara-Márquez M., Zavala-Guerrero B., Salgado-Garciglia R., López-Gómez R., López-Meza J.E. (2021). Bioactive Molecules from Native Mexican Avocado Fruit (Persea americana var. drymifolia): A Review. Plant Foods for Human Nutrition, 76(2), 133-142. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33704631/