Taller Internacional de Producción Sustentable de Cultivos Agrícolas SISTEMAS ALTERNATIVOS PARA EL CONTROL DE PODREDUMBRES EN POSCOSECHA Rosa Vilaplana (PhD) Investigador-PROMETEO (EPN) Quito, 5 mayo 2016
Podredumbres fúngicas Qué podemos hacer para controlarlas? Reducción del inóculo (eliminación) APLICACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS DE SÍNTESIS Reducen y/o eliminan el inóculo fúngico presente en la superficie del fruto
TRATAMIENTOS QUÍMICOS: FUNGICIDAS RESIDUOS CEPAS FÚNGICAS RESISTENTES PROBLEMAS:.SALUD HUMANA.MEDIO AMBIENTE
BUSCAR SISTEMAS ALTERNATIVOS Es necesario encontrar nuevas estrategias de conservación que impliquen el uso de tecnologías o productos naturales seguros para la salud y que sean respetuosas con el medio ambiente
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.1-Sustancias GRAS o compuestos reconocidos como seguros GRAS = Generally Recognized As Safe 1.1.1- Carbonatos, bicarbonatos y otras sales En 1997, la Environmental Protection Agency (EPA) en los EEUU declaró a los bicarbonatos, como sustancias exentas de límites de residuos en todas las actividades agrarias y el USDA (United States Department of Agriculture) clasificó muchos carbonatos y bicarbonatos como ingredientes autorizados en productos etiquetados como orgánicos
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.1-Sustancias GRAS o compuestos reconocidos como seguros 1.1.1- Carbonatos, bicarbonatos y otras sales EFECTIVIDAD CÍTRICOS EFECTIVIDAD FRUTOS DE PEPITA
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.1-Sustancias GRAS o compuestos reconocidos como seguros 1.1.1- Carbonatos, bicarbonatos y otras sales OTRAS SALES: Sódicas, potásicas, cálcicas y amónicas de ácidos inorgánicos (cloruros, fosfatos, molibdatos, etc) y orgánicos (formatos, acetatos, propionatos, sorbatos, benzoatos, etc) EFECTIVIDAD FRUTOS DE HUESO
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.1-Sustancias GRAS o compuestos reconocidos como seguros 1.1.2- Ácido acético Ácido de cadena corta comúnmente utilizado en la industria FUMIGACIÓN agroalimentaria como antimicrobiano y acidificante en gran variedad de productos Monilinia fructigena Rhizopus stolonifer
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.2-Productos naturales 1.2.1- Quitosano Polímero de origen animal, formado por la desacetilación de la quitina y caracterizado por un alto peso molecular y por no ser tóxico Puede ser utilizado como recubrimiento en frutas y hortalizas y así regular la humedad y el intercambio gaseoso alrededor del fruto
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.2- Productos naturales 1.2.1- Quitosano MADURACIÓN PODREDUMBRES El quitosano a altas concentraciones tiene una acción fungicida directa sobre algunos patógenos, inhibiendo la germinación de los conidios, la elongación del tubo germinativo y el crecimiento del hongo
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.2- Productos naturales 1.2.2- Aceites esenciales y extractos de plantas Sustancias químicas derivadas de plantas que presentan carácter antifúngico en el control de las podredumbres en poscosecha de fruta: canela, clavo, orégano, citronela, tomillo, in vitro EFECTIVIDAD in vivo EFECTIVIDAD
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.2- Productos naturales 1.2.2- Aceites esenciales y extractos de plantas Aceites procedentes de la menta y la albahaca dulce FUMIGACIÓN Monilinia fructigena No hay en el mercado ninguna de estas sustancias disponible para nuestros productores Rhizopus stolonifer
1-TRATAMIENTOS QUÍMICOS DE BAJO RIESGO 1.2- Productos naturales 1.2.3- Metil-jasmonato y ácido salicílico No se encuentran disponibles a nivel comercial Ambos compuestos son reguladores naturales del crecimiento con capacidad inhibidora de varias podredumbres. La efectividad de estos productos radica en la capacidad de mejorar la resistencia de la fruta al ataque del patógeno mediante el aumento de los niveles de proteínas antipatogénicas y compuestos fenólicos antimicrobianos
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.1- Tratamientos de calor Estos tratamientos tienen un efecto directo sobre el patógeno: 1- Inhibición de la germinación de los conidios 2- Efecto en crecimiento del tubo germinativo 3- Lesiones a las hifas en crecimiento EFECTIVIDAD: FACTORES INTRÍNSECOS -especie del patógeno -edad -actividad metabólica -carga de inóculo -contenido en agua de los conidios FACTORES EXTRÍNSECOS -temperatura del agua -temperatura del aire -duración
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.1- Tratamientos de calor 2.1.1-Inmersión en agua caliente Tª=60 C t=40 segundos Reducción de la incidencia de podredumbre en un 50%
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.1- Tratamientos de calor 2.1.2-Vapor caliente: CURADO Método que consiste en mantener en un ambiente con aire saturado de vapor de agua a temperaturas altas durante largos periodos de tiempo Tª= 50 C t= 2 horas HR= 95-99% Control de Monilinia spp.
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.1- Tratamientos de calor 2.1.3-Radiofrecuencias Su uso: -pasteurización de alimentos -descongelación -secado -cocción -desinfección de frutos enteros La energía electromagnética es generada por dos electrodos paralelos. Esta energía interactúa directamente con la fruta elevando rápidamente la temperatura interna lo que provoca una resistencia inducida en el fruto a la podredumbre. Con este método se reduce significativamente el tiempo de tratamiento
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.2- Tratamientos con gases (CO 2, ozono, ) Atmósfera controlada Bajas temperaturas Oxigeno: 1-3% CO 2 : 1-3% Ralentiza la actividad de los hongos, pero NO LA EVITA No se puede considerar un sistema de CONTROL Hay estudios que indican que concentraciones altas de CO 2 durante varios días entre el 10-20% pueden reducir de forma importante el desarrollo de podredumbres, pero se pueden producir daños en la fruta
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.2- Tratamientos con gases (CO 2, ozono, ) El ozono (O 3 ) es un gas muy inestable que se encuentra en la naturaleza de forma natural y se descompone espontáneamente o por contacto con superficies oxidables Ya hace tiempo que se utiliza como desinfectante del aire y del agua y últimamente se están realizando estudios para evaluar su poder para reducir las enfermedades poscosecha Ventaja: No deja residuos en la superficie del fruto Desventaja: Dosis bajas durante la aplicación son tóxicas para la salud humana
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.2- Tratamientos con gases (CO 2, ozono, ) El O 3 tiene un gran potencial como desinfectante, pero no sirve para controlar las infecciones existentes en la fruta, debido a su baja capacidad de penetración 2.3- Rayos ultravioleta El componente ultravioleta (UV-C) de la luz solar es la causa principal de muerte de microorganismos en el ambiente
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.3- Rayos ultravioleta UV-C tiene como acción directa la inactivación microbiana debido al daño que causa al ADN y generar mutaciones que bloquean la división celular, las cuales si no son reparadas conducen a la muerte celular Existen estudios que indican el efecto positivo de la UV-C para el control de enfermedades en frutos Actualmente su aplicación comercial es muy LIMITADA
2-TRATAMIENTOS FÍSICOS 2.4- Radiaciones ionizantes Estudios con rayos gamma, para controlar las enfermedades en poscosecha y retardar los procesos de maduración y senescencia de la fruta Ventaja: Habilidad en penetrar en los tejidos. Permitiendo alcanzar no solo los patógenos en las heridas, sino también alojados en el interior del huésped Desventaja: La dosis necesaria para la supresión de los patógenos de poscosecha, está generalmente por encima del nivel de tolerancia del fruto y se ocasionan daños
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.1- Definición REDUCCIÓN DEL PATÓGENO = EFECTIVIDAD
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.2-Modos de acción Es importante conocer los mecanismos por los cuales los microorganismos inhiben a los patógenos en precosecha y poscosecha para conseguir el desarrollo de un procedimiento más fiable y efectivo en la aplicación de los agentes de biocontrol Los modos de acción que han sido sugeridos para explicar la actividad de los diferentes microorganismos antagonistas son: -la secreción de compuestos antibióticos Bacillus subtilis
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.2-Modos de acción -competencia por espacio y nutrientes Rhizopus spp. Trichoderma spp. -el efecto directo del microorganismo o de los enzimas secretados por el mismo
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.2-Modos de acción -hiperparasitismo Oídio Oídio+Aq 7 días después del tratamiento
3-CONTROL BIOLÓGICO Características deseables para un agente de control biológico: 1-Estabilidad genética 2-Efectividad a bajas concentraciones 3-Capacidad de sobrevivir bajo condiciones adversas 4-Efectividad contra varios patógenos y en diversos frutos y vegetales 5-Capacidad de reproducción en medios de crecimiento económicos 6-Formulación estable 7-Facilidad de aplicación 8-No producción de metabolitos secundarios tóxicos para personas o animales 9-Resistencia a los pesticidas y fungicidas más utilizados 10-Compatibilidad con otros tratamientos químicos o físicos 11-No tóxicos para el huésped
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.5-Producción 3.5.1-Producción Líquida Temperatura (ºC) Agitación (rpm) Aireación (L h -1 ) ph
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.5-Producción 3.5.2-Producción sólida Turba Vermiculita C N VALMIC, Sacherie de Pont Audemer s.a., Pont Audemer, France (600 cm 3 )
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.5-Producción 3.5.2-Producción sólida 250 g autoclavar 3 días consecutivos 121 C durante 1h Inocular Producción durante 15 días aprox. a Tª 22-25 C
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.6-Formulación REQUISITOS DEL FORMULADO:.Alta viabilidad.estable durante la conservación.efectivo.compatible con la tecnología existente.fácilmente rehidratable
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.6-Formulación TIPOS DE FORMULACIÓN LÍQUIDA SÓLIDA Suspensión acuosa Suspensión oleosa Granulado seco o mojable, polvo mojable, Proceso de DESHIDRATACIÓN.Liofilización.Atomización.Lecho fluido
lípidos de la membrana celular 3-CONTROL BIOLÓGICO 3.7-Viabilidad del producto Durante el proceso de deshidratación las células sufren daños: Cambios morfológicos: -Deformación y encogimiento -Ruptura de la pared celular y protoplasto (letal) Cambios en la presión osmótica Lesiones en las membranas VIABILIDAD Cambios bioquímicos: -Disminución de fosfolípidos -Alteración del grado de saturación de los ácidos grasos (daño celular) -Reacciones de peroxidación que pueden llevar a la destrucción de los
3-CONTROL BIOLÓGICO 3.8-Efectividad del producto Un producto de control biológico es EFECTIVO en cuanto sea capaz de disminuir la infección causada por el agente patógeno, ya sea durante el período precosecha o poscosecha. En un producto de control biológico la EFECTIVIDAD es el parámetro más importante, ya que debe mantenerse a lo largo del tiempo.
3-CONTROL BIOLÓGICO ENVASADO Implica el estudio de muchas variables Bolsas o botes Material traslúcido u opaco Envasado al vacío o sin vacío Conservación en refrigeración o sin refrigeración
3-CONTROL BIOLÓGICO Se tiene que asegurar una ESTABILIDAD (viabilidad+ efectividad) de entre 6 y 12 meses como mínimo -Efectividad del producto final -Ampliación del espectro de acción -Ensayos a nivel comercial Patente, Registro, Comercialización y Venta
3-CONTROL BIOLÓGICO Testigo Precosecha Clorosis Control Biológico Reducción inóculo
3-CONTROL BIOLÓGICO Poscosecha Testigo CONTROL BIOLÓGICO
4-COMBINACIÓN DE LOS MÉTODOS ALTERNATIVOS Tratamientos químicos de bajo riesgo Tratamientos Físicos Control Biológico EFECTIVIDAD
Muchas GRACIAS!!! rosa.vilaplana@epn.edu.ec