La tecnología poscosecha a la búsqueda de minimizar el uso de aditivos

Transcripción

1 La tecnología poscosecha a la búsqueda de minimizar el uso de aditivos Tratamientos físicos en poscosecha de fruta y hortaliza El público consumidor exige un alto nivel de calidad en los alimentos, lo que significa que debe utilizarse la menor cantidad posible de aditivos químicos en su obtención y conservación. Introducción En los últimos años se ha visto un cambio importante en el estilo de vida de la población del mundo, lo cual ha causado cambios fundamentales en las preferencias de los consumidores por contar con alimentos más saludables y de mejor calidad nutritiva. 80 EXTRA 2001 Dr. Elhadi M. Yahia; Dr. Rafael Ariza Flores Univ. de Querétaro; Inst. Investigaciones Agrícolas, Mx.yahia@sunserver.uaq.mx; cechilpo@prodigy.net.mx La necesidad de alimentos sigue aumentando, mientras que la producción y productividad son reducidas o limitadas; asimismo los problemas de almacenamiento y tratamiento de alimentos persisten, lo cual obliga a buscar nuevos métodos de conservación. En el mundo entre el 25 y el 50% de Cámara de atmósfera controlada. la producción de productos hortofrutícolas se pierden después de la cosecha, como resultado de los procesos de descomposición, infestación por insectos y ataque de microorganismos. Estas pérdidas suelen ser mayores en zonas tropicales y subtropicales por las condiciones climáticas prevalecientes. Por otra parte el comercio de los productos hortofrutícolas y la preocupación por el desarrollo de normas de calidad y de salud van en aumento. Gracias al incremento en el consumo (y comercio) de frutas y hortalizas frescas y a la preocupación por la salud de los consumidores, ha surgido la preocupación de reducir en lo posible el uso de agroquímicos en estos alimentos. Debido a las exigencias de los consumidores en evitar el uso irracional e indiscriminado de los agroquímicos debido a sus efectos negativos en la salud humana y la contaminación del medio ambiente; cada vez mas se ha restringido

2 el uso de agroquímicos en la horticultura mundial, misma que ha generado una actividad importante en la búsqueda de tratamientos y técnicas alternativas que no perjudiquen la salud de los consumidores. Actualmente, existe un mayor interés por desarrollar tecnologías basadas en el uso de tratamientos físicos, con el propósito de sustituir la aplicación de agroquímicos en los alimentos. Hasta el momento se han evaluado una diversidad de tratamientos físicos, algunos de los cuales se han aplicado en la industria hortofrutícola cuya principal finalidad es lograr la conservación de los alimentos por periodos prolongados. Estos tratamientos incluyen el uso de atmósferas modificadas y controladas, bajas temperaturas, altas temperaturas e irradiación, así como la combinación de dos o más de estos tratamientos físicos. Atmósferas modificadas (AM) y controladas (AC) Las AM se refieren al uso de cualquier ambiente con una atmósfera diferente del aire normal (20-21% de O 2, 78-79% N2, 0.03% CO 2, y trazas de otros gases). Las AC se refieren a todas aquellas atmósferas que son estrictamente controladas durante el periodo del almacenamiento o transporte de los productos hortofrutícolas. Las AM/AC normalmente se fundamentan en la aplicación de una atmósfera con concentraciones bajas de O 2 y/o altas de CO 2, pero también, otros gases pueden ser manipulados como son el CO, etileno y propileno, entre otros. Las AM/AC presentan grandes ventajas para el manejo de los productos hortofrutícolas, entre las que se incluyen: 1.Retardar la maduración y senescencia para prolongar la vida en postcosecha. 2. Prevenir y/o controlar algunos desórdenes fisiológicos (fisiopatías) como son el daño por frío (DF) y el escaldado, entre otros. 3.Controlar o prevenir enfermedades y pudriciones ocasionadas por microorganismos. Transporte de frutas en atmósfera modificada. 4.Controlan las infestaciones ocasionadas por los insectos. 5.Mantienen la calidad nutritiva de las frutas y hortalizas. Las AM y AC son utilizadas para el empaque, transporte y almacenamiento de una gran diversidad de alimentos. En el caso de los productos hortofrutícolas, las AM y AC son utilizadas para el almacenamiento de ciertas especies de frutas y hortalizas (manzana, pera, kiwi, col), así como la transportación de la mayoría de las frutas y hortalizas. Por todo lo anterior su uso se ha extendido en varios de los productos hortofrutícolas mínimamente procesados que son empacados en AM. A nivel internacional, pero principalmente en las regiones altamente productoras de manzana, pera y kiwi, éstas son transportadas y almacenadas en AC. En algunos países de América Latina (Chile, México, Argentina, Uruguay, Brasil) se lleva a cabo el almacenamiento de manzanas y peras en AC por periodos superiores a los 4 meses. De igual manera, en Chile se acostumbra el almacenamiento del kiwi en AC por periodos largos. Lamentable la mayoría de las frutas tropicales no son almacenados en AC, debido a varios factores adversos que incurren en los frutos, como son la sensibilidad al En el mundo se pierde entre el 25 y el 50% de la producción hortofrutícola después de la cosecha; los problemas de almacenamiento persisten daño por frío y a la incidencia de enfermedades o pudriciones ocasionadas por microorganismos; lo cual, propicia que estos productos presenten una baja adaptación a atmósferas muy húmedas. Cabe resaltar que existe una escasa o nula generación de tecnologías desarrolladas en estas regiones a través de los procesos de investigación y que se pudieran aplicar fácilmente en estos productos alimenticios. La carencia del desarrollo de tecnologías propias en los países en vía de desarrollo ha hecho posible pérdidas en la producción superior al 40% en frutos de mango, limón, papaya, aguacate, entre muchos otros. La disponibilidad de los frutos de plátano (banano) durante todo el año no justifica su almacenamiento en AC. La tecnología de AC para el almacenamiento es casi totalmente se casi exclusivo para manzanas, peras y kiwi. Esta tecnología ha sido utilizada por casi 7 décadas pero su aplicación se ha incrementado en los últimos 15 años. Algunos de los sistemas de AC utilizados actualmente para el almacenamiento incluyen la AC convencional, AC rápida (el sistema mas utilizado), AC de ultra EXTRA

3 Los tratamientos físicos poscosecha incluyen uso de atmósfera modificada, bajas temperaturas, altas temperaturas e irradiación; así como la combinación de dos o más de estos tratamientos bajo O 2 (ULO), AC de alto CO 2 y AC de bajo etileno. Las AM y AC en combinación con la refrigeración son cada vez mas utilizadas durante la transportación marítima de diferentes frutas como plátano (banano), aguacate (palta), mango, limón, melón, manzana, pera, durazno, lechuga, fresa (frutilla), entre otros. El transportación de frutas en AM inició su aplicación hace tres décadas, pero fue hace menos de 15 años cuando se hizo factible el uso de AC en el transporte. Existen diferentes sistemas comerciales para la transportación en AM y en AC. Algunos de estos sistemas funcionan en forma estática, modificando la atmósfera en forma semi-activa desde el principio adicionando normalmente una mezcla de gases, pero después dependen de la adición de aire para corregir la concentración del O 2 y al uso de cal para corregir la concentración de CO 2. Otros sistemas controlan la atmósfera en forma activa a través del uso de aire, nitrógeno y CO 2. Actualmente, grandes volúmenes de frutas producidas en América Latina son transportadas en AC por vía marítima a diferentes mercados de Asia, Europa y Norte América; entre las que destacan el plátano, aguacate, mango, limón persa, uva, durazno, manzana y kiwi. El empaque en AM 82 EXTRA 2001

4 Interior de una planta de irradiación gamma. Las radiaciones ionizantes proceden de una fuente de cobalto o de cesio, ubicada en el centro de la estructura. (EMAM) es una técnica que se usa mayormente para generar una AM alrededor de un producto empacado en diferente tipos de polímeros que a su vez permiten un intercambio de gases. La tecnología es utilizada ampliamente para la preservación de diferentes tipos de alimentos perecederos, como son carnes, pescados, mariscos, quesos, ensaladas, alimentos preparados, frutas y hortalizas procesadas y semi-procesadas o mínimamente procesadas. En Europa se utilizan más de 3000 millones de empaques de alimentos en AM, mientras que en EUA existen más de 600 millones de empaques. La necesidad de la aplicación de bajas temperaturas o de refrigeración en combinación con el uso del EMAM es de gran relevancia, ya que es factor muy importante para la reducción de los riesgos microbianos. Durante el uso del EMAM es necesario tomar en cuenta varios factores como son el tipo, grosor y método de fabricación de la película, humedad relativa en el empaque, tamaño del empaque, la especie de fruta o producto a empacar, cantidad, estado fisiológico, tolerancia del producto a la concentración de los diferentes gases (O 2, CO 2 ) y periodo de almacenamiento. La carencia de tecnologías de conservación propias de los países en desarrollo ocasiona pérdidas superiores al 40% en algunos productos como mango, limón, papaya y aguacate EXTRA

5 PRESERVACIÓN DE LA CALIDAD 84 EXTRA 2001 Tratamiento hidrotérmico de mango. Son muchos los tipos de polímeros utilizados para el EMAM de diferentes alimentos como polietileno de baja y alta densidad, polipropileno, acetato de celulosa, cloruro de polivinilo, entre otros. Las películas plásticas que se usan en el EMAM de frutas enteras o mínimamente procesadas deberán caracterizarse por una alta permeabilidad al O 2, CO 2 y al vapor de agua. Con el propósito de reducir el deterioro de los alimentos con EMAM, se pueden aplicar tratamientos adicionales como son el uso de antioxidantes (como el ácido cítrico), absorbedores de O 2 (como el hierro, sulfitos), absorbedores de CO 2 (como el hidroxido de calcio), absorbedores de vapor de agua (como sales), absorbedores de etileno (como el permanganato de potasio). El EMAM se puede utilizar en forma pasiva, donde la

6 PRESERVACIÓN DE LA CALIDAD modificación de la atmósfera sea por efecto de la respiración del alimento y a la permeabilidad de la película del empaque; asimismo, pudiera ser en forma semi-activa, cuya modificación se inicia mediante la adición o eliminación en las concentraciones de algunos gases. Son varios los tratamientos que pueden aplicarse para modificar las características de las películas, como son: los tratamientos para modificar la permeabilidad de gases, la aplicación de filtros específicamente de luz ultravioleta, el uso de minerales para preservar el color de algunos alimentos y tratamientos para lograr la eliminación de olores indeseados, entre otros. Las AM y AC aplicadas con concentraciones muy bajas de O 2 y/o muy altas de CO 2, funcionan para el control de insectos y representan un gran potencial pa- Envasado de plátano en atmósfera modificada. EXTRA

7 Las atmósferas modificadas se utilizan, en combinación con la refrigeración, durante el transporte marítimo de numerosas frutas ra su desarrollo como tratamientos cuarentenarios. El control de insectos se acelera al utilizar las concentraciones mas bajas de O 2, las concentraciones mas altas de CO 2, las temperaturas mas altas y la humedad relativa más baja. Recientemente, se ha logrado en mi laboratorio el 100% de mortalidad in vitro e in vivo de diferentes estadios de las especies de moscas de la fruta Anastrepha ludens y A. obliqua en mango Manila, cuando se aplicaron el 0% de O 2, 50% de CO 2 a 44 C por 160 minutos. El uso de las AM y AC a altas temperaturas para el control de insectos acarrea muchas ventajas, ya que no dejan residuos tóxicos en el alimento y su costo es muy competitivo, en comparación con otros sistemas cuarentenarios como son el uso de agroquímicos y los tratamientos hidrotérmicos. Sin embargo, estas atmósferas insecticidas son muy extremas y por lo tanto pueden causar problemas de anaerobiosis y fermentación en las frutas. Por lo que la utilización de esta tecnología se restringe sólo a aquellos productos que toleran las condiciones aplicadas de gases y altas temperaturas. En las últimas dos décadas, la tecnología de AM y AC ha tenido avances importantes como la separación de aire, el control y monitoreo de gases, el desarrollo de polímeros adecuados y el mejoramiento de técnicas de empaque para el EMAM. Estos avances han incrementado en forma muy significativa el uso de las tecnologías de almacenamiento en AC y el EMAM e hizo posible el uso de AC para el transporte marítimo. 86 EXTRA 2001 El uso de las AM y AC para el empaque, transporte o almacenamiento requiere de un manejo adecuado en poscosecha, que incluya la aplicación de temperaturas de refrigeración y humedad relativa de 85% o mas (dependiendo del tipo de producto). Bajas temperaturas La refrigeración sigue siendo la tecnología más importante en la preservación de los alimentos. Las tecnologías y tratamientos disponibles sólo pueden considerarse como complementos, pero no como sustitutos a la refrigeración. La refrigeración tiene varias ventajas, como es la reducción en la velocidad metabólica del alimento; reduce la síntesis y acción del etileno; incrementa la resistencia de los vegetales a la acción del etileno y controla varios insectos y microorganismos. Los sistemas cuarentenarios se Atmósfera controlada para fresas. han desarrollado en función al uso de temperaturas bajas para el control de algunos insectos como la mosca del Mediterráneo (Ceratitis capitata, Wiedemann) y es aplicado actualmente en varias especies de frutos. En durazno, este sistema cuarentenario consiste en la exposición del fruto a temperaturas de 3.3 a 4.4ºC llegando a matar a las larvas en tres semanas de exposición. Tratamientos cuarentenarios para el control de las moscas del Mediterráneo, del Caribe y de Queensland consisten en aplicar temperaturas de 1.1 C por 20, 12 y 18 días respectivamente. El control de la mosca del Mediterráneo en los cítricos puede lograrse a o.56 a 1.1 C por 9 a 12 días. En Uruguay se aplica en naranjas Washington Navel y en mandarinas Éllendale temperaturas de 1 C por 16 días. También, el 100% de mortalidad de la mosca del Caribe Anastrepha suspensa (Loew) en frutos de carambola se logra a temperaturas de 1.1 C y 5 C por 13 y 21 días, respectivamente. Este sistema cuarentenario se utiliza solamente en productos resistentes a los daños por frío (DF) como son las carambolas, manzanas, peras, duraznos y algunos cítricos; sin embargo, los frutos tropicales son altamente sensibles al DF y por lo tanto este sistema cuarentenario no es adecuado para ellos. Los tratamientos cuarentenarios con bajas temperaturas pueden aplicarse durante el transporte de las frutas a los mercados. Sin embargo, es importante asegurarse que esta aplicación se haga de forma que pueda certificarse, asegurando el control y monitoreo de la temperatura. Altas temperaturas Las altas temperaturas son muy eficaces para el control de enfermedades e insectos. Además los tratamientos térmicos muestran efectos muy positivos para incrementar la resistencia de varios frutos al DF. El calor puede aplicarse de diferentes formas como es el agua caliente, vapor caliente o aire seco caliente. El sistema mas utilizado actualmente

8 es el agua caliente, que se aplica en diferentes frutos para el control de insectos y enfermedades. La técnica de inmersión en agua caliente es mas eficaz que el aire caliente, debido al alto factor de transferencia de calor y es mas fácil mantener una temperatura uniforme. Agua a temperatura de 48 a 55 C por periodos de 3 a 15 minutos son eficaces para el control de varias enfermedades. Sistemas cuarentenarios utilizando agua caliente se han desarrollado para plátano (banano), carambola, litchi, guayaba, mango y papaya. Agua a temperatura de 46.1 C por 65, 75 o 90 min (dependiendo del peso de la fruta) es utilizada en diferentes países como sistema cuarentenario para el control de insectos en mango. Este sistema se desarrolló en México en 1988 y se extendió posteriormente a otros países. El vapor de agua es también utilizado, pero en menor escala comparando con el agua caliente. El vapor de agua se utilizó en EUA en 1929 como un sistema cuarentenario para el control de la mosca del Mediterráneo y en 1932 para el control de la mosca mexicana (Anastrepha ludens). Algunos tratamientos cuarentenarios aprobados incluyen: C por 5 horas en toronja Marsh, 44.4 C por 8.75 horas en chile morrón, berenjena, papaya, piña (que no sea Smooth Cayene ), tomate o calabacita. El vapor de agua a C por 5 horas es autorizado como un sistema cuarentenario para el control de la mosca del Caribe (A. sunspensa) en toronja Marsh. El vapor de agua a 43.5 C por 4.25 Hrs es autorizado para el control de la mosca del mediterráneo, la mosca oriental (Dacus dorsalis) o la mosca del melón (Dacus cucurbitae). En colombia, pitaya exportada a Japón es tratada con vapor caliente a 46 C y 95% de humedad relativa por 20 minutos. Tratamientos con aire caliente forzado a baja humedad relativa (50+10%) han sido desarrollados como tratamientos cuarentenarios para papaya. La ventaja de estos tratamientos es que logran un menor condensación de agua y por tanto mejor calidad del fruto. El uso de tratamientos a altas temperaturas debe ser utilizado sólo para productos tolerantes al Las películas plásticas que se utilizan para el envasado en atmósfera modificada se caracterizan por su alta permeabilidad al oxígeno, al anhidrido carbónico y al vapor de agua EXTRA

9 calor. Varios productos son sensibles al calor y fácilmente pueden desarrollar daños, normalmente en forma de escaldado. El tamaño, forma y estado de madurez del fruto son factores muy importantes a considerar cuando se aplican los tratamientos térmicos, ya que estos determinan la eficacia del control de insectos y la sensibilidad/tolerancia del fruto al calor. Los frutos deben de ser clasificados por tamaño, peso y estado de madurez antes de aplicar el tratamiento. La refrigeración sigue siendo la tecnología en la preservación de los alimentos; otros tratamientos deben considerarse solo como complementos de la misma Existen varios sistemas y diseños para aplicar los diferentes tratamientos térmicos. Varios requisitos deben considerase en cualquier instalación, especialmente si ésta es para la aplicación de un tratamiento cuarentenario. El sistema debe asegurar la aplicación de una temperatura uniforme. El incremento en la cantidad de frutas reduce la posibilidad de la uniformidad en la temperatura. Por lo tanto, es mas recomendable utilizar varios espacios reducidos (cámaras para aire, tanques para agua) que un espacio grande. El flujo de aire o la circulación del agua son factores importantes para asegurar la uniformidad del tratamiento. Los tratamientos cuarentenarios deben de ser monitoreados y controlados por computadoras Irradiaciones El término de irradiación se refiere a varios sistemas (microondas, visible, ultravioleta, electrones, rayos x, rayos gamma, etc). 88 EXTRA 2001 Patatas y cebollas irradiadas (izq) y material de control (derecha). Sin embargo los sistemas comerciales autorizados por la FDA (Food and drug Administration, USA) para su uso en alimentos (hasta una dosis de 1000 Gy) son rayos g (de cobalto 60 o de cesio 137), electrones de un acelerador de < 10 MeV, y de rayos x con una energía de < 5 MeV. Las irradiaciones (especialmente los rayos g) a dosis bajas ( KGy) son utilizadas en algunos países europeos para el control de la brotación durante el almacenamiento de las papas y las cebollas. La USDA (Secretaría de Agricultura en EUA) autorizó el uso de la irradiación como un tratamiento cuarentenario en papaya (en Hawaii) para el control de las larvas de la mosca oriental (Bactrocera dorsalis), la mosca del Mediterráneo (C. capitata) y la mosca del melón (B. cucurbitae). Las irradiaciones (rayos x) fueron sugeridas desde 1930 como tratamientos cuarentenarios para el control de la mosca oriental y la mosca del melón en varias frutas y hortalizas en Formosa. En 1956, las irradiaciones gamma (cobalto 60) fueron sugeridas para el control de algunos insectos en Hawaii. Las dosis requeridas para eliminar insectos (alrededor de 1000 Gy) son normalmente mayores a aquellas toleradas por la mayoría de las frutos y hortalizas. Sin embargo dosis de alrededor de Gy pueden prevenir el desarrollo de la emergencia del adulto y la reproducción y por lo tanto, existen antecedentes para utilizar estos efectos como la base de un sistema cuarentenario. Sin embargo, estos efectos todavía enfrentan problemas logísticos y técnicos. Además, la eficiencia de las irradiaciones disminuye cuando las larvas se encuentran en un medio líquido y/o a bajas concentraciones de O 2 como es el interior de las frutas. Las irradiaciones tienen varias limitaciones incluyendo causar daños a la mayoría de los vegetales a dosis mayores de 0.3 kgy. Estos daños se expresan en diferentes formas como fitotoxicidad, quemaduras, ablandamiento, pérdida en el contenido de algunos nutrimentos como la vitamina C, etc. Los rayos g producidos por cobalto 60 y cesio 137 (los mas utilizados en la industria) causan ionizaciones cuando colisionan con la materia y además liberan radicales libres (sobre todo en alimentos con alto contenido de agua) que pueden causar daños celulares. Además, el uso de esta tecnología todavía no es muy aceptada por parte del consumidor. Autores Dr. Elhadi M. Yahia Facultad de Química, Universidad Autónoma de Querétaro, Querétaro, Qro., México, Tel/Fax: , Correo electrónico: yahia@sunserver.uaq.mx Dr. Rafael Ariza Flores Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, Campo Experimental Chilpancingo, Chilpancingo, Gro., México, Tel/Fax: , Correo electrónico: cechilpo@prodigy.net.mx Para saber más