Determinación de parámetros fisicoquímicos en fresa (Fragaria ananassa) sometida a radiación UV-C

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1 Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016) 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016 Memorias Determinación de parámetros fisicoquímicos en fresa (Fragaria ananassa) sometida a radiación UV-C Resumen Ileana Monserrat Torres Alarcón (Becaria) Unidad Académica de Ciencias Químico Biológicas de la UAGro Programa de Verano DELFÍN monse_a12@hotmail.com Área VI: Biotecnología y Ciencias Agropecuarias Dra. Claudia Santacruz Vázquez (Asesora) Profesor Investigador de la Facultad de Ingeniería Química de la BUAP clausanva@yahoo.com.mx Cada año se desperdicia un tercio de la producción mundial de alimentos siendo las frutas y hortalizas los alimentos con la tasa más alta de desaprovechamiento, por lo tanto las frutas y hortalizas son los productos más perecederos. La vida útil de los alimentos juega un papel importante para la comercialización tanto para el consumidor como para la industria por lo que se pretende alargar el periodo de almacén de dichos productos. Uno de los principales factores que propicia la rápida descomposición de frutas y hortalizas son los microorganismos deteriorativos siendo los hongos y las levaduras los más importantes. La luz ultravioleta de onda corta es una tecnología emergente que sustituye a los procesos térmicos y al uso de desinfectantes químicos para la inactivación microbiana en los alimentos. En esta investigación se trabajó con fresas de la especie Fragaria ananassa, las cuales se sometieron a un tratamiento de luz UV-C como único método de inhibición de hongos y levaduras. Se midieron parámetros fisicoquímicos como aw, ph y grados Brix de las fresas testigo y de las fresas irradiadas a diferentes tiempos de exposición. De manera general pudo concluirse que la aplicación de luz UV-C es viable para este tipo de alimentos ya que se obtuvo un alargamiento en la vida útil de las fresas conservando los parámetros fisicoquímicos de las mismas. Palabras Clave: frutas y hortalizas, fresas, vida útil, microorganismos deteriorativos, luz UV-C.

2 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Introducción Las frutas tienen importancia relevante en la dieta humana ya que contienen nutrientes esenciales en gran proporción en comparación con otros alimentos. La fresa, perteneciente a la familia de las rosáceas es un frutal muy apetecido para consumir en fresco o procesada en mermeladas, jugos y postres, entre otros productos. Dentro de las más de 160 especies del género Fragaria se puede mencionar el híbrido resultante del cruce de Fragaria chiloensis y Fragaria virginiana, dando como resultado Fragaria ananassa, nombre con el que se conoce todas las variedades de fresa (Angulo Carmona, 2009). La fresa es una fruta muy valorada por los consumidores debido a que posee excelentes propiedades organolépticas. Sin embargo, como todas las frutas, son susceptibles a sufrir alteraciones en mayor o menor espacio de tiempo, debido a la acción de microorganismos contaminantes o a reacciones enzimáticas del propio alimento. Su conservación constituye un problema para los productores y la industria (Beltrán, Ramos, & Álvarez, 2010). Un mal tratamiento de las fresas (y en general de los alimentos) puede tener consecuencias en la salud de los consumidores o puede tener implicaciones económicas, por ejemplo, para los productores ya que podría representar el deterioro de materias primas y productos elaborados antes de su comercialización, y para los distribuidores y consumidores por el deterioro de productos después de su adquisición y antes de su consumo. Lo anterior ha obligado a someter a los alimentos a procesos térmicos para garantizar su seguridad microbiana. El inconveniente con la aplicación de estas técnicas es que los atributos de los alimentos, tanto sensoriales como nutricionales, se han visto disminuidos por el tipo de tratamiento (Haro-Maza & Guerrero - Beltrán, 2013). En los últimos años se han venido desarrollando diferentes tecnologías de proceso que en conjunto con programas de buenas prácticas de manejo del producto, permiten reducir las pérdidas por ataque de fitopatógenos, alteraciones fisiológicas y daños mecánicos, con el fin de que no resulten afectados de manera negativa los atributos sensoriales y nutricionales de los productos, lo cual hará posible mantener una aceptable calidad (Gardea & González Aguilar, 2007).

3 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) La irradiación ultravioleta (UV) es una de estas tecnologías y es utilizada para reducir el crecimiento de microorganismos y prolongar la vida postcosecha de frutas y hortalizas. La radiación ultravioleta de onda corta (UV-C) se ubica en la región de energía del espectro electromagnético comprendida entre los 200 y 300 nm, tiene su máximo pico de emisión a 254 nm y se ha comprobado que en esta longitud de onda presenta su mayor acción germicida. Los microorganismos son destruidos por la penetración de las radiaciones, las cuales son absorbidas por el ADN de éstos, causando una modificación en sus componentes, alterando su reproducción genética y quedando inhabilitados para replicarse (López-Díaz, Palou, & López-Malo, 2012). Esta investigación tiene como propósito comprobar la efectividad del uso de la irradiación ultravioleta de onda corta como tratamiento alternativo a los procesos térmicos. También se pretende evaluar si esta técnica produce o no alteraciones en las características fisicoquímicas y sensoriales de la fresa (Fragaria ananassa). Materiales y Métodos 1) Materiales Se recolectaron fresas de la especie Fragaria ananassa de una región del estado de Puebla y se llevaron al laboratorio. 2) Métodos El análisis se realizó en la Facultad de Ingeniería Química en el laboratorio de análisis fisicoquímicos y microbiológicos de alimentos de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Primeramente, se realizó una estandarización de los métodos analíticos, se formuló un plan de trabajo y una vez establecidos los procedimientos a realizar se prosiguió con la caracterización del equipo de radiación ultravioleta y de la materia prima, fresas de la especie Fragaria ananassa. Descripción del proceso de aplicación de la radiación UV-C en fresas (Fragaria ananassa) Recepción de la muestra: Se recibieron las fresas de los propios agricultores y productores del fruto; no del mercado, esto con el fin de evitar maltratos por la indebida manipulación de terceras personas y además para realizar los análisis con la carga microbiana natural de la fresa, es decir, sin que esta haya pasado por un proceso de lavado o descontaminación previo.

4 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Selección: Se seleccionaron fresas del mismo tamaño para que no existiera gran variación. Además se descartaron todas aquellas fresas que se encontraban golpeadas, manchadas o en mal estado, esto para que el resto de la fruta no se contaminara. Tratamiento UV-C: El tratamiento UV-C se realizó con una cámara recubierta con paredes de aluminio en cuyo interior se encuentran cinco lámparas de UV-C de mercurio de 30 cm y de 15 W de potencia cada una; tiene una bandeja de 30*24 cm ubicada a la distancia de 13 cm de las lámparas, y se efectuó una radiación de KJ/m 2 (durante 10 minutos). Temperatura de almacén: Una vez aplicado el tratamiento de luz UV-C se metieron las fresas a un refrigerador convencional almacenando la fruta sometida a tratamiento y sin tratamiento a temperatura de 4 C. Vida útil: Para llevar a cabo los análisis fisicoquímicos se tomaron varias muestras de la fruta por triplicado, determinando inicialmente el ph de las fresas testigo, luego el ph de fresas sometidas a radiación durante 2.5, 5, 7.5 y 10 minutos. También se determinaron los sólidos solubles de cada triplicado de fresas y por último la actividad de agua (aw). Resultados Tabla 1. Relación entre el ph obtenido en fresa y el tiempo de irradiación UV-C Tratamiento ph Desv. Est. Testigo min min min min Fuente: Elaboración propia El efecto del tiempo de radiación UV-C en el ph se presenta en la Tabla 1, observando que el ph presenta ligeras modificaciones cuando es sometido a tratamiento de radiación, comparado con la muestra que no presenta tratamiento alguno.

5 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Gráfica 1. Representativa de la relación entre el ph de las fresas y el tiempo de exposición a radiación UV-C. Fuente: elaboración propia. En esta gráfica se observa una variación en cuanto a valores de ph sobre todo para el triplicado de fresas irradiadas durante cinco minutos resultando un ph de 3.16, más ácido que el del resto de las fresas sometidas a tratamiento. Tabla 2. Contenido de sólidos solubles totales obtenidos a partir de triplicados de fresa irradiadas a diferentes tiempos de tratamiento. Tratamiento Promedio Desv. Est. Testigo min min min min Fuente: Elaboración propia

6 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Gráfica 2. Representativa de los sólidos solubles en fresas sometidas a distintos tiempos de radiación UV-C. En la Tabla 2 se observan los sólidos solubles totales (ºBrix) obtenidos de las fresas testigo y las que fueron tratadas con luz UV-C a las distintas combinaciones de distancias y tiempos. La representación gráfica de esta tabla (Gráfica 2) muestra que las fresas irradiadas durante 2.5 y 7.5 minutos presentaron valores de 6.4 y 6.6 Brix respectivamente, dichos valores se encuentran ligeramente disminuidos en comparación con la fresa testigo (7.7 Brix), mientras que las fresas irradiadas durante 5 y 10 minutos se mantuvieron en un rango promedio muy similar. Se puede decir que la tendencia es a mantenerse sin mucha variación cuando la fruta es sometida a tratamiento. Tabla 3. Valores de actividad de agua (aw) obtenidos a partir de triplicados de fresa irradiadas a diferentes cantidades de tiempo. Tratamiento Promedio Desv. Est. Testigo min min min min Fuente: Elaboración propia.

7 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Gráfica 3. Representativa de valores de actividad de agua (aw) obtenidos a partir de triplicados de fresa irradiadas a diferentes cantidades de tiempo. Fuente: Elaboración propia. El agua es el componente más abundante de los frutos, encontrándose en niveles comprendidos entre 89 y 94%. En la Tabla 3 y Gráfica 3 se reportan los valores de actividad de agua de las fresas sometidas a tratamientos con luz UV-C. En ellas se puede observar que la radiación no ejerce una alteración de este parámetro. El análisis de resultados indica que el nivel de aw se mantiene entre un rango de y en las fresas sometidas a tratamiento siendo estos valores los dos extremos (valor más bajo y valor más alto respectivamente) en la gráfica. Discusión y conclusiones De acuerdo a los resultados de la investigación, no existen variaciones significativas entre los parámetros fisicoquímicos y sensoriales iniciales y los obtenidos después de la exposición de las fresas a radiación ultravioleta de onda corta. La irradiación ultravioleta de onda corta se emplea como desinfectante en frutos y hortalizas frescos, debido a que es un tratamiento que no deja residuos y no genera cambios indeseables en las características sensoriales y fisicoquímicas del producto. La efectividad del tratamiento de irradiación con UV-C depende de muchos factores, como la dosis administrada, la fuente de luz, el tiempo de exposición y el tipo de alimento que sea sometido. Fue posible determinar que las fresas irradiadas con luz ultravioleta de onda corta no presentaron alteraciones

8 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 en sus propiedades originales, comprobando con este resultado que el uso de radiación UV-C es recomendable para lograr un aumento en la vida útil del de esta fruta. Sin embargo es necesario profundizar en la investigación acerca del empleo de este tratamiento ya que no es muy conocido y representa una alternativa a los procesos térmicos que se han practicado convencionalmente. Agradecimientos El presente trabajo de investigación fue llevado a cabo bajo la supervisión de la Dra. Claudia Santacruz Vázquez a quien me gustaría expresar mi más profundo agradecimiento, primero por darme la oportunidad de trabajar y aprender junto a ella, y también por la paciencia, tiempo y dedicación que tuvo durante la realización de la estancia de Verano. Además, es necesario agradecer a mi propia institución; la Universidad Autónoma de Guerrero por ofrecer la oportunidad de ampliar mis conocimientos y por proporcionar el apoyo esencial para llegar hasta la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, en cuanto a esta última, agradezco a la Facultad de Ingeniería Química por las facilidades brindadas a las diferentes actividades de investigación. Referencias Angulo Carmona, R. (2009). Fresa. Bayer CropScience S. A., 5-9. Beltrán, Á., Ramos, M., & Álvarez, M. (2010). Estudio de la Vida Útil de Fresas (Fragaria vesca) Mediante Tratamiento con Radiación Ultravioleta de Onda Corta (UV-C). Revista Tecnológica ESPOL, Gardea, A., & González Aguilar, G. A. (2007). Efectos bioquímicos postcosecha de la radiación. Revista Fitotecnia Mexicana, Haro-Maza, J. F., & Guerrero - Beltrán, J. A. (2013). Efecto de la Radiación UV-C en frutas y verduras. Temas Selectos de Ingeniería de Alimentos, López-Díaz, A. S., Palou, E., & López-Malo, A. (2012). Radiación ultravioleta en jugos de frutas: fundamentos y aplicaciones. Temas Selectos de Ingeniería de Alimentos,