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Revista Chapingo. Serie horticultura
versão On-line ISSN 2007-4034versão impressa ISSN 1027-152X
Rev. Chapingo Ser.Hortic vol.22 no.3 Chapingo Set./Dez. 2016
https://doi.org/10.5154/r.rchsh.2015.09.037
Artículo científico
Recubrimientos a base de almidón y pectina de plátano ‘Pera’ (Musa ABB), y quitosano aplicados a frutos de mango ‘Ataulfo’ en postcosecha
1Universidad Autónoma de Nayarit, Posgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias. Carretera Tepic-Compostela km 9, Xalisco, Nayarit, C. P. 63780, MÉXICO.
2Universidad Autónoma de Nayarit, Secretaría de Investigación y Posgrado. Ciudad de la Cultura S/N, Tepic, Nayarit, C. P. 63000, MÉXICO.
3Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Posgrado en Ciencias Agropecuarias y Desarrollo Rural, Facultad de Ciencias Agropecuarias. Avenida Universidad 1001, Cuernavaca, Morelos, C. P. 62210, MÉXICO.
4Colegio de Postgraduados, Posgrado en Botánica. Carretera México-Texcoco km 38.5, Montecillo, Estado de México, C. P. 56230, MÉXICO.
El desarrollo de nuevas tecnologías postcosecha, que prolonguen la vida útil de los frutos y que al mismo tiempo sean biodegradables, ha impulsado el uso de recubrimientos comestibles elaborados a base de polisacáridos de fuentes no convencionales, tales como almidón y pectina de frutos de plátano. El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de recubrimientos a base de almidón y pectina de plátano ‘Pera’ y quitosano aplicados a frutos de mango ‘Ataulfo’. Los recubrimientos de almidón y pectina al 1 % se aplicaron por inmersión a frutos de mango en madurez fisiológica, los cuales se almacenaron durante 12 días a 10 ± 2 °C y 9 días a 22 ± 2 °C. Las variables evaluadas fueron pérdida de peso (%), color (L*, a*, b*), firmeza (kgf∙cm-2), sólidos solubles totales (ºBrix) y acidez titulable (%). Los frutos de mango ‘Ataulfo’ recubiertos con almidón de plátano ‘Pera’ (Musa ABB) presentaron firmeza mayor (3.34 kgf∙cm-2) y contenido alto de sólidos solubles totales (16.96 °Brix), en comparación con los frutos control (2.26 kgf∙cm-2 y 15.8 °Brix, respectivamente). Este mismo recubrimiento alargó el periodo postcosecha a 21 días. Los recubrimientos comestibles no afectaron el color de la cutícula de los frutos de mango ‘Ataulfo’ y conservaron su color amarillo característico.
Palabras clave: polisacáridos; frutos tropicales; biopelículas; postcosecha
The development of new postharvest technologies, which prolong useful fruit life and are also biodegradable, has promoted the use of edible coatings, prepared based on polysaccharides obtained from nonconventional sources, such as the starch and pectin in banana fruits. The objective of this study was to evaluate the effects of coatings based on starch and pectin from ‘Pear’ banana, as well as chitosan applied to ‘Ataulfo’ mango fruit. Coverings with 1 % starch and others with 1 % pectin were applied by immersion to mango fruits at physiological maturity; fruits were then stored for 12 days at 10 ± 2°C, plus another 9 days at 22 ± 2°C. The assessed variables were: weight loss (%), color (L*, a*, b*), firmness (kgf∙cm-2), total soluble solids (°Brix), and titratable acidity (%). ‘Ataulfo’ mango fruits covered with starch from ‘Pear’ banana (Musa ABB) showed greater firmness (3.34 kgf∙cm-2) and a high content of total soluble solids (16.96 °Brix), compared to the control fruits (2.26 kgf∙cm-2 and 15.8 °Brix, respectively); this coating extended the postharvest period to 21 days. The edible coatings did not affect the cuticle color of ‘Ataulfo’ mango fruits and retained their typical yellow color.
Keywords: polysaccharides; tropical fruits; biofilms; postharvest
Introducción
La producción anual de frutos de mango (Mangifera indica L.) es de más de 1.45 Mt, de las cuales una de cada cinco toneladas se destina a exportación. Así, México es el cuarto productor de mango, después de Indonesia (Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera [SIAP], 2014). El manejo postcosecha es importante para incrementar el volumen de exportación de productos hortofrutícolas. Por lo tanto, se han implementado nuevas tecnologías que ayudan a preservarlos. Una de las alternativas que se está promoviendo es el uso de empaques biodegradables, incluyendo recubrimientos comestibles que presentan una alternativa viable para prolongar la vida de anaquel y conservar la calidad del fruto.
Los recubrimientos comestibles elaborados con polisacáridos de fuentes no convencionales dan valor agregado a los productos hortofrutícolas, ya que existe gran cantidad de especies vegetales con alto contenido de almidón y pectina; mismos que podrían ser materia prima en la extracción y elaboración de recubrimientos, dentro de estos se encuentra el plátano (Musa paradisiaca), que en madurez fisiológica presenta altas cantidades de carbohidratos (Bello-Pérez, Agama-Acevedo, Sayago-Ayerdi, Moreno-Damían, & Figueroa, 2000).
El almidón es la materia prima más utilizada para elaborar películas biodegradables, principalmente porque es un polisacárido renovable de bajo costo, además de abundante y relativamente fácil de manejar (Lourdin, Della-Valle, & Colonna, 1995). La pectina es otro carbohidrato complejo que se encuentra en la composición de los frutos, y es uno de los principales componentes de las paredes celulares primaria y media de los tejidos vegetales (Arellanes et al., 2011). La pectina es un biopolímero no tóxico, biocompatible y biodegradable (Sriamornsak, Wattanakorn, Nunthanid, & Puttipipitkhachorn, 2008), por lo que ha sido empleada como recubrimiento comestible. Con base en lo anterior, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de recubrimientos a base de almidón y pectina de plátano ‘Pera’ y quitosano aplicados a frutos de mango ‘Ataulfo’
Materiales y métodos
Los frutos se cosecharon en la comunidad 14 de Marzo perteneciente al municipio de Tepic, Nayarit, México. Los frutos evaluados se lavaron con agua destilada y se desinfectaron con hipoclorito de sodio al 1 %. Posteriormente se seleccionaron conforme a tamaño, forma, color y ausencia de daño mecánico o fitosanitario. A los frutos seleccionados se les aplicó tratamiento y se almacenaron a 10 ± 2 °C durante 12 días; subsecuentemente, permanecieron nueve días a temperatura de laboratorio (22 ± 2 °C) para simular las condiciones de exportación.
Preparación y aplicación del almidón, pectina y quitosano
Se preparó una solución acuosa (1 %) de cada polisacárido (almidón y pectina). Adicionalmente, se evaluó quitosano al 1 %, extraído de camarón. Se generaron los siguientes tratamientos: almidón al 1 % (T1), pectina al 1 % (T2), quitosano al 1 % (T3), almidón-quitosano (T4), pectina-quitosano (T5) y control (T6).
Variables evaluadas
Todas las variables se midieron cada seis días, iniciando el día 1 hasta el día 21 del almacenamiento postcosecha.
Pérdida de peso
Para determinar esta variable se usó una balanza digital (Snova ES-210®) y la siguiente fórmula:
donde PP es la pérdida de peso, pf el peso final y pi el peso de los frutos al inicio del experimento. Los valores se reportaron en porcentaje (%).
Firmeza
Para medir la firmeza del fruto se utilizó un penetrómetro (Digital Fruits modelo GY-4) con un puntal de 0.8 mm de diámetro. Los resultados se expresaron en kilogramos fuerza por centímetro cuadrado (kgf∙cm-2).
Acidez titulable (AT)
La AT se obtuvo con NaOH a 0.1 N y fenolftaleína al 0.5 % como indicador (Association of Official Analytical Chemists [AOAC], 2005). Los valores se reportaron como porcentaje de ácido málico presente en el fruto. La fórmula empleada fue:
donde Am es el % de ácido málico, V el volumen en mL de NaOH titulable, N la solución de NaOH (0.1 N), meq el peso en miliequivalentes de ácido málico (0.067 meq) y Y el volumen en mL de muestra.
Sólidos solubles totales (SST)
Los SST se determinaron con un refractómetro (Spectronics Instruments modelo 334610) mediante la metodología de la AOAC (2005). Los valores se expresaron en grados Brix (°Brix).
Color de fruto
El color se midió en la epidermis del fruto y en dos de sus zonas ecuatoriales; para lo cual se utilizó un colorímetro Minolta modelo CR-300. La lectura se relacionó con los parámetros L*, a*, b*, donde L* es la luminosidad reflejada por el fruto (negro a blanco), a* indica el valor de verde (-) a rojo (+) y b* el valor de azul (-) a amarillo (+). Estos valores se expresaron en cromaticidad (C*) y ángulo de tono (h°), calculados con las siguientes ecuaciones (García-Tejeda, Zamudio-Flores, Bello-Pérez, Romero-Bastida, & Solorza-Feria, 2011).
C = (a*2 + b*2)½
h° = tan-1 (b*/ a*), cuando a* > 0 y b* ≥ 0
h° =180 + tan-1 (b*/a*), cuando a* < 0
Los índices de cosecha de los frutos de mango están basados en el color de la cáscara y la pulpa, éstos se encuentran entre amarillo y verde en cáscara y entre amarillo y naranja en la pulpa.
Diseño experimental y análisis estadístico
Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con un arreglo factorial 6x2; es decir seis tratamientos (T1 = almidón, T2 = pectina, T3 = quitosano, T4 = almidón/quitosano, T5 = pectina/ quitosano y T6 = control) y dos niveles de temperatura (10 ± 2 y 22 ± 2 °C). La unidad experimental fue un fruto con cinco repeticiones. El análisis estadístico de los resultados se condujo con una prueba ANOVA (Tukey, α = 0.01) con el paquete estadístico Statistical Analysis System (SAS, 2000).
Resultados y discusión
Pérdida de peso
No se observaron diferencias estadísticas significativas (P > 0.01) entre los tratamientos (Cuadro 1); sin embargo, la menor pérdida de peso ocurrió con la mezcla almidón-quitosano al 1 % (3.51 %), seguida por el quitosano al 1 % (3.60 %) y el almidón al 1 % (3.67 %), con respecto al control (3.88 %). En cuanto al comportamiento postcosecha del mango ‘Ataulfo’, se observó que para el día seis la pérdida fue de 1.64 a 3.46 % y para el día 12 fue de 1.15 a 2.2 %, respecto del control. No obstante, la pérdida de peso incrementó (7.60 %) del día 12 al 18 (Cuadro 2). Posiblemente, esta tendencia se deba al estrés que sufrieron los frutos al ser trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C. Valores similares a los obtenidos por Valera, Materano, Maffei, Quintero, y Zambrano (2011), quienes reportaron que, en mangos ‘Bocado’ recubiertos con almidón al 2 % y almacenados a 15 °C durante 16 días, la pérdida de peso fue de 3.5 a 4 %. Almeida-Castro, Reis-Pimientel, Santos-Souza, Vieira-de Oliveira, y da Costa-Oliveira (2011) también reportaron que en frutos de papaya, recubiertos con almidón al 2 % y almacenados a 8 °C durante seis días, la pérdida de peso fue de 1.33 %.
Cuadro 1. Significancias estadísticas de las variables respuesta de frutos de mango ‘Ataulfo’ almacenados durante 21 días.
FV = fuente de variación, GL = grados de libertad, PP = pérdida de peso, FIRM = firmeza, AT = acidez titulable, SST = sólidos solubles totales, L* = luminosidad, h° = grados de tono, C* = cromaticidad, Fa = fecha de almacenamiento, Trat = tratamientos, Temp = factor temperatura, Fe*Trat = fecha de tratamiento, Trat*Temp = tratamientos * factor temperatura y CV = coeficiente de variación. ** = significancia a P ≤ 0.01
Cuadro 2. Pérdida de peso de frutos de mango ‘Ataulfo’ con diferentes recubrimientos, almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C, más 9 días a 22 ± 2 °C.
TA = temperatura de almacenamiento y DA = días de almacenamiento.
zMedias con letras iguales dentro de columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.01).
* = días de almacenamiento de los frutos trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C.
Firmeza
Durante el almacenamiento de los frutos de mango a 10 ± 2 °C, no se observaron diferencias estadísticas significativas (P > 0.01) en la firmeza (Cuadro 1); sin embargo, cuando se transfirieron a 22 ± 2 °C, la firmeza disminuyó observándose diferencias estadísticas significativas (P < 0.01) (Cuadro 3). Al término del experimento, los frutos de mango ‘Ataulfo’ recubiertos con almidón presentaron firmeza de 3.34 kgf∙cm-2, seguidos por almidón/quitosano (3.28 kgf∙cm-2), quitosano (3.14 kgf∙cm-2), pectina (3.26 kgf∙cm-2) y pectina/quitosano (2.90 kgf∙cm-2); mientras que el valor más bajo lo presentó el control (2.26 kgf∙cm-2). La pérdida de firmeza puede atribuirse a la reducción de la fracción de pectina insoluble al agua, implementándose la fracción soluble, y al desdoblamiento de los carbohidratos, a unidades más simples (Pérez-Rivero, Bringas, Cruz, & Báez-Sañudo, 2003). Resultados similares fueron encontrados por Zhu, Qiuming, Cao, y Jiang (2008), quienes utilizaron quitosano a diferentes concentraciones en mango ‘Tainong’. Valera et al. (2011) reportaron firmeza de 6.5 kgf∙cm-2 con recubrimiento de quitosano al 2 % y de 5.5 kgf∙cm-2 con almidón al 2 % en frutos de mango ‘Bocado’ almacenados a 15 °C durante 16 días.
Cuadro 3. Firmeza de frutos de mango ‘Ataulfo’ con diferentes recubrimientos, almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C, más 9 días a 22 ± 2 °C.
TA = temperatura de almacenamiento y DA = días de almacenamiento.
zMedias con letras iguales dentro de columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.01).
* = días de almacenamiento de los frutos trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C.
Acidez titulable
El Cuadro 4 presenta los cambios de la AT; la cual disminuyó mientras los SST (Cuadro 5) incrementaron durante el tiempo de almacenamiento, presentando diferencias estadísticas significativas (P < 0.01) durante los 12 días de almacenamiento hasta el día 18, la AT disminuyó (0.61 %) en todos los tratamientos, comparados con los frutos control. Para el día 21, los frutos presentaron valores similares (P > 0.01) en los tratamientos. La AT disminuyó 0.24 % en los frutos recubiertos con quitosano, almidón/quitosano, pectina/quitosano y los frutos control, con respecto de los frutos recubiertos con almidón (0.30 %) y pectina (0.18 %). Estos resultados son similares a los reportados por Zambrano, Maffei, Materano, Quintero, y Valera (2011); al evaluar mezclas de recubrimientos de almidón, metilcelulosa y quitosano obtuvieron valores de 0.38, 0.46 y 0.42 %, respectivamente. Los cambios en la reducción del contenido de ácidos orgánicos se atribuyen a que éstos son utilizados en el proceso de respiración o convertidos en azúcares (Alia-Tejacal, Colinas-León, Martínez-Damián, & Soto-Hernández, 2002). Otro factor que podría interferir en la AT es la atmósfera modificada generada por el recubrimiento que acumula CO2 en el tejido, lo que resulta en mayor acidez en los frutos (Zambrano et al., 2011).
Cuadro 4. Acidez titulable de frutos de mango ‘Ataulfo’ con diferentes recubrimientos almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C, más 9 días a 22 ± 2 °C.
TA = temperatura de almacenamiento y DA = días de almacenamiento.
zMedias con letras iguales dentro de columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.01).
* = días de almacenamiento de los frutos trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C.
Cuadro 5. Sólidos solubles totales de frutos de mango ‘Ataulfo’ con diferentes recubrimientos almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C, más 9 días a 22 ± 2 °C.
TA = temperatura de almacenamiento y DA = días de almacenamiento.
zMedias con letras iguales dentro de columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.01).
* = días de almacenamiento de los frutos trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C.
Sólidos solubles totales
El Cuadro 5 muestra los cambios en SST durante el tiempo de almacenamiento postcosecha. En los SST se observó diferencia estadística (P < 0.01) a partir del día 12 en frutos recubiertos, con respecto al control. Zambrano et al. (2011) reportaron un comportamiento similar en frutos de mango ‘Bocado’ recubiertos con almidón, metilcelulosa y quitosano. En el presente estudio, los valores más altos de SST fueron obtenidos en el día 21 de almacenamiento (15 a 17 °Brix).
Color
Los frutos recubiertos no presentaron diferencias estadísticas significativas (P < 0.01) en cuanto a la L* (Cuadro 6) durante el almacenamiento postcosecha, comparados con los frutos control. Los frutos almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C tuvieron valores entre 102 y 108 h° y entre 65 y 68 para C*, reafirmando el color verde del epicarpio del fruto de mango. Se observó que los frutos, al ser transferidos a 22 ± 2 °C (día 12 a día 21), en el día 18 adquirieron una coloración amarillo claro y para el día 21 presentaron valores de 87 h° y 65 de C*, alcanzando así la coloración amarilla que caracteriza al mango ‘Ataulfo’ (Cuadros 7 y 8). Los cambios de color durante la maduración, de la mayoría de los frutos, son principalmente el resultado de la degradación de la clorofila y la síntesis de pigmentos, tales como los carotenoides y las antocianinas (Brownleader et al., 1999). Valores similares se reportaron utilizando recubrimientos de almidón y quitosano al 2 % aplicados a mango ‘Bocado’ (L* = 61 y L* = 58, respectivamente). Pérez et al. (2003) registraron valores de L* = 63.64 en mango ‘Tommy’ almacenado a 20 °C durante 12 días.
Cuadro 6. Luminosidad de frutos de mango ‘Ataulfo’ con diferentes recubrimientos almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C, más 9 días a 22 ± 2 °C.
TA = temperatura de almacenamiento y DA = días de almacenamiento.
zMedias con letras iguales dentro de columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.01).
* = días de almacenamiento de los frutos trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C.
Cuadro 7. Cromaticidad de frutos de mango ‘Ataulfo’ con diferentes recubrimientos almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C, más 9 días a 22 ± 2 °C.
TA = temperatura de almacenamiento y DA = días de almacenamiento.
zMedias con letras iguales dentro de columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.01).
* = días de almacenamiento de los frutos trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C.
Cuadro 8. Ángulo de tono de frutos de mango ‘Ataulfo’ con diferentes recubrimientos almacenados durante 12 días a 10 ± 2 °C, más 9 días a 22 ± 2 °C.
TA = temperatura de almacenamiento y DA = días de almacenamiento.
zMedias con letras iguales dentro de columna no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.01).
* = días de almacenamiento de los frutos trasferidos de 10 ± 2 a 22 ± 2 °C.
Conclusiones
Los frutos de mango ‘Ataulfo’ recubiertos con almidón de plátano ‘Pera’ (Musa ABB) tuvieron mayor firmeza (3.34 kgf∙cm-2) y alto contenido de SST (16.96 °Brix), en comparación con los frutos control (2.26 kgf∙cm-2 y 15.8 °Brix, respectivamente). Este mismo tratamiento prolongó el periodo postcosecha a 21 días.
El quitosano no destacó con respecto al recubrimiento de almidón. Por otro lado, ningún tratamiento afectó el color de la cutícula de los frutos de mango ‘Ataulfo’; al contrario, conservaron su color amarillo característico.
References
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Recibido: 23 de Septiembre de 2015; Aprobado: 15 de Septiembre de 2016
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