Introducción

El clavel (Dianthus caryophyllus L.) es una de las flores más populares del mundo y, después de la rosa (Rosa spp.), es la segunda flor de corte más vendida (^{Jawaharlal, Ganga, Padmadevi, Jegadeeswari, & Karthikeyan, 2009}; ^{Villanova et al., 2017}). En 2014, esta flor ocupó el decimocuarto puesto entre las 25 plantas ornamentales más vendidas en una subasta holandesa, con un valor de 25 millones de euros (^{Niyokuri, Nyalala, & Mwangi, 2017}).

La corta vida en poscosecha del clavel es uno de los principales desafíos en la industria de la flor de corte, ya que sólo vive 7 días después de la cosecha (^{Amini, Arab, Rahemi, Rahimi, & Daraei-Garmakhni, 2016}; ^{Teixeira-da Silva, 2003}). El envejecimiento y la calidad de las flores de corte se ven alterados por factores como el estrés hídrico, la actividad microbiana y la deficiencia de carbohidratos (^{Amini et al., 2016}; ^{Hunter, Yi, Xu, & Reid, 2004}). Varios compuestos químicos, como la 8-hidroxiquinoleína sulfato (8-HQS), el tiosulfato de plata (STS), el 1-metilciclopropano (1-MCP), el etanol, el metanol y otros, retrasan el envejecimiento y prolongan la vida en florero (^{Farokhzad, Khalighi, Mostofi, & Naderi, 2005}; ^{Muraleedharan, 2020}).

Una de las sales comerciales más utilizadas para la conservación de las flores de corte es la 8-HQS, la cual tiene un fuerte efecto bactericida (^{Dong, Seaton, & Singh, 2017}). ^{Pun, Rowarth, Barnes, y Heyes (2001)} señalan que, en las flores de corte de clavel, el tratamiento de sacarosa con 8-HQS impidió la actividad microbiana y prolongó la vida de la flor después de la cosecha. En un experimento con flores de corte de rosal, se observó que la 8-HQS aumenta la vida en florero (^{Liao, Lin, Huang, Chen, & Cheng, 2000}).

Los alcoholes también se encuentran entre los agentes conservantes de las flores de corte y los inhibidores de la síntesis del etileno, ya que impiden la síntesis del ácido 1-amino-ciclopropano-1-carboxílico (ACC) (^{van Doorn, 2002}). En Eustoma grandiflora, el uso de etanol al 2 % con sacarosa al 2.5 % tuvo el mayor efecto en el aumento de la floración en florero (^{Farokhzad et al., 2005}). Se ha demostrado que el etanol al 4 % es un ingrediente eficaz en la conservación poscosecha del clavel y evita la actividad del etileno (^{Pun et al., 2001}). Dicha concentración prolongó significativamente la vida en florero en 10 días. ^{Petridou, Voyiatzi, y Voyiatzis (2001)} y ^{Yaghoubi-Kiaseh y Yadegari (2016)} observaron un incremento de la vida en florero (de aproximadamente 5 días) en crisantemo y Alstroemeria debido al uso de etanol al 2 %.

A pesar del rol de los productos químicos mencionados en la prolongación de la vida después de la cosecha, existe un problema con el uso de estos materiales, ya que la mayoría son perjudiciales para la salud humana y para otros organismos. Por ello, es necesario identificar y utilizar compuestos naturales para mantener la calidad poscosecha de flores de corte (^{Amini et al., 2016}; ^{Teixeira-da Silva, 2003}).

Los aceites esenciales son compuestos naturales eficaces, seguros y degradables que son producidos por algunas plantas (^{Solgi, Kafi, Taghavi, & Naderi, 2009}; ^{Hashemabadi, Abedini-Aboksari, Sedaghathoor, & Kaviani, 2016}). Debido a las altas concentraciones de compuestos fenólicos, los aceites esenciales tienen propiedades antimicrobianas que reducen la cantidad de bacterias en la solución de florero y la base del tallo, lo cual evita la obstrucción de los tallos en los recipientes (^{Bounatirou et al., 2007}; ^{Solgi & Ghorbanpour, 2014}). Además, tienen propiedades antioxidantes (^{Solgi et al., 2009}).

Experimentos recientes han mostrado que el uso de esencias herbales mejora la calidad y la vida en florero debido a sus propiedades antimicrobianas y antioxidantes (^{Bounatirou et al., 2007}; ^{Hashemabadi et al., 2016}). ^{Oraee, Asgharzadeh, Kiani, y Oraee (2011)} señalan que el uso de timol prolonga la vida en florero de Gerbera en 5 días, en comparación con el testigo. ^{Jalili-Marandi, Hassani, Abdollahi, y Hanafi (2011)} mencionan que el efecto de los aceites esenciales de Carum copticum y Saturega hortensis se puede atribuir a su propiedad antibacteriana, ya que reducen la proliferación de bacterias en floreros de rosas. Considerando lo anterior, el objetivo de este estudio fue comparar el efecto del aceite esencial de geranio, comino y eneldo contra tratamientos químicos de 8-HQS y alcohol, sobre la vida poscosecha, el control bacteriano y algunas características cualitativas de las flores de corte de Dianthus caryophyllus L. cv ‘Yellow Candy’.

Materiales y métodos

Las flores de corte de Dianthus caryophyllus L. cv ‘Yellow Candy’ se obtuvieron de un invernadero ubicado en Teherán, Irán, y se transfirieron al laboratorio de poscosecha de la Universidad Islámica de Azad, Rasht, Irán, inmediatamente después de la cosecha. Cinco tallos en floración, cortados a 40 cm de altura, se depositaron en floreros de 500 mL y se colocaron en una habitación a 20 ± 2 °C y humedad relativa de 65 ± 5 %. La intensidad lumínica en la habitación fue de 15 a 20 µm·s^-1·m^-2, con un periodo de luz de 12 h, la cual se suministró con una fuente de luz fluorescente blanca.

El experimento se llevó a cabo mediante un diseño completamente al azar con 14 tratamientos: 8-HQS en tres concentraciones (100, 200 y 400 mg·L^-1), aceites esenciales de geranio, comino y eneldo en tres concentraciones (50, 100 y 150 mg·L^-1), una solución testigo con alcohol (2 %) y una solución testigo con agua destilada (Cuadro 1). El ensayo se realizó por triplicado, lo cual generó 42 parcelas experimentales con cinco flores de corte cada una (210 flores en total). Se utilizó agua destilada para preparar los aceites esenciales de geranio, comino y eneldo. Los compuestos se analizaron por cromatografía de gases/espectrometría de masas (CG/EM) (Cuadros 2, 3 y 4).

Después de secar las muestras, se extrajeron 50 g por el método de destilación de agua y el aparato de Clevenger. El tiempo de extracción de los aceites esenciales fue el mismo para todas las muestras (3 h). Después de la deshidratación con sulfato de sodio, se determinaron el porcentaje y la cantidad de aceite esencial. Se utilizó un cromatógrafo de gas 5773 de CG/EM conectado a un espectrómetro de masas equipado con una columna HPS de 30 cm de largo, 250 μm de diámetro interno y 25 mm de grosor de cubierta de la fase estacionaria para identificar los compuestos del aceite esencial. La temperatura del horno incrementó de 45 a 250 °C (5 °C·min^-1) y luego alcanzó 280 °C (20 °C·min^-1). Se usó helio con energía de ionización de 70 eV. Los espectros obtenidos se definieron por comparación con el espectro de masas de compuestos estándar.

El análisis por CG-EM se realizó en un cromatógrafo CG-HP-6890 con inyector automático HP-5MS y columna capilar de sílice fundida no polar Elite-5 (30 m, 0.35 mm de diámetro interno). Los espectros de masas se obtuvieron por EI a 70 Ev. La temperatura del horno fue de 60 °C durante 3 min y se incrementó a 220 °C a razón de 7 °C·min^-1. El volumen de inyección fue de 0.5 µL con una división de 1:200; la temperatura del inyector y del detector fue de 220 °C. La velocidad del gas en la columna fue de 1 mm-min^-1, y el tipo de gas portador fue He (99.999 %). Dado el tiempo de retención de cada combinación, los componentes de los aceites esenciales se identificaron por comparación de sus espectros de masas con los de la biblioteca digital (^{Adams, 2007}), y se confirmaron por sus índices de retención con datos publicados en la literatura.

Las variables evaluadas fueron: vida en florero, absorción de la solución, población de bacterias en el extremo del tallo, porcentaje de materia seca, contenido de clorofila en las hojas, carotenoides de los pétalos, contenido de malondialdehido (MDA), y actividad de la peroxidasa (POD) y de la catalasa (CAT).

Resultados

La Figura 1 muestra la comparación de la condición de la flor de clavel al inicio y al final del experimento.

Figura 1 Comparación de la flor de corte de Dianthus caryophyllus L. cv ‘Yellow Candy’: A) primer día del experimento y B) último día del experimento. 

Discusión

Los tallos de clavel tratados con alcohol (2 %) tuvieron la vida en florero más larga en comparación con los otros tratamientos. El uso de alcohol en una solución para floreros como desinfectante y anti-etileno mejora la conducción del agua y reduce la obstrucción de los vasos (^{Farokhzad et al., 2005}). Las flores tratadas con alcohol presentaron un mayor contenido de agua que las testigo, lo cual indica una mejor conducción del agua; además, su vida en florero incrementó significativamente en comparación con las testigo. Por otra parte, el alcohol impide la transferencia de carbohidratos de los pétalos al ovario, por lo que los carbohidratos respiratorios permanecen en los pétalos y son utilizados para el metabolismo de los mismos (^{Podd & van Staden, 1998}; ^{Sharif-Hossain, Boyce, & Osman, 2007}). Al abrir los recipientes y controlar la población microbiana, el estado hídrico de los pétalos mejora y el porcentaje de materia seca de la planta aumenta debido a la presencia de azúcares en el agua. Por lo tanto, suficiente de azúcar reemplaza el azúcar consumido durante la respiración.

El aumento de la vida en florero mediante el uso de aceites esenciales se debe a las propiedades antimicrobianas y antibacterianas propias de estos aceites (^{Blokhina, Virolainen, & Fagerstedt, 2003}). Varias investigaciones han demostrado los efectos positivos de los aceites esenciales para aumentar la longevidad de flores de corte (^{Amini et al., 2016}; ^{Kavosiv, Mirzakhani, & Hakimi, 2013}; ^{Mirdehghan & Aghamolayi, 2016}; ^{Mallahi, Ramezaniana, Saharkhiz, Javanmardi, & Iraji, 2018}).

En una solución para floreros, los microorganismos provocan la obstrucción del tallo y aceleran el envejecimiento de los pétalos (^{de Witte, Harkema, & van Doorn, 2014}). Los microorganismos y sus productos tóxicos restringen la absorción de agua al bloquear los extremos del tallo (^{Liu et al., 2009}). El balance hídrico es un factor importante para mantener la calidad y la longevidad de las flores de corte, y la incapacidad de absorber agua es la principal causa de senescencia. Los desinfectantes en la solución para floreros impiden el crecimiento de microorganismos, lo cual protege a los vasos de los tallos de la obstrucción y facilita que la floración sea saludable (^{Kim & Lee, 2002}). ^{Shanan (2012)} observó que la aplicación de aceites esenciales mejora la absorción de agua en las flores de rosales al evitar obstrucción de los vasos. Estos resultados son similares a los de este estudio.

Los tratamientos con 8-HQS incrementaron la absorción de agua al acidificar el medio y evitar la obstrucción de los vasos (^{Li et al., 2017}). ^{Zadeh-Bagheri, Namayandeh, Soulati, y Javanmardi (2011)} afirman que el uso de desinfectantes químicos, como la 8-HQS, incrementa la absorción de solubles en flores de corte. Muchos factores están involucrados en la prolongación de la vida en florero, los cuales incluyen la reducción del número de microorganismos, especialmente bacterias (^{Hashemabadi et al., 2016}).

Las propiedades antimicrobianas de la 8-HQS pueden inhibir el crecimiento de bacterias, lo cual evita la obstrucción de los vasos y aumenta la absorción de la solución por parte de la planta, prolongando así la vida de las flores de corte (^{Kavosiv et al., 2013}; ^{van Doorn, 1997}). Los resultados de este estudio también enfatizan la importancia del uso de compuestos no tóxicos, como los aceites esenciales herbales para reducir las poblaciones bacterianas en el extremo del tallo, la obstrucción y las limitaciones en la absorción de agua. Añadir extractos herbales a la solución conservadora evita el crecimiento y la actividad de los microbios, así como la obstrucción de los vasos de los tallos, lo cual resulta en una mejor absorción de agua. Adicionalmente, la actividad de enzimas, como la CAT y POD, es controlada debido a las propiedades antioxidantes de los aceites esenciales. Dichas enzimas están asociadas con el envejecimiento de las flores de corte (^{Shanan, 2012}; ^{Hashemabadi et al., 2016}), por lo que el uso de aceites esenciales induce frescura y longevidad a las flores.

Los resultados de este estudio indican que todos los tratamientos redujeron significativamente la población bacteriana en comparación con el testigo, excepto por el 2 % de alcohol. Las propiedades antimicrobianas, antibacteriales y antimicóticas de los aceites esenciales dependen de compuestos químicos (alcoholes, fenoles, aldehídos, cetonas, etc.). Conforme aumentó la cantidad de estos compuestos fenólicos, también incrementaron dichas propiedades.

Los microorganismos originan la producción de etileno interno y de sustancias tóxicas, y dan lugar a la obstrucción del tallo y al envejecimiento acelerado de los pétalos. El crecimiento de microbios en la solución para florero disminuye la conectividad hidráulica en los tallos de las flores de corte (^{Shanan, 2012}). El uso de agentes antimicrobianos, como los aceites esenciales herbales y los compuestos químicos antimicrobianos, en las soluciones conservantes es efectivo para evitar el crecimiento de microbios e incrementar la vida en florero (^{Kavosiv et al., 2013}; ^{Mallahi et al., 2018}).

Con base en los Cuadros 2, 3 y 4, los compuestos efectivos con mayor concentración en los aceites esenciales de geranio, eneldo y comino son el geraniol, linalool y metil-3-fenil-2-propenal, respectivamente. Se ha demostrado que la mayoría de estos compuestos, que tienen bases alcohólicas y otros ingredientes activos, y que estuvieron presentes en porcentajes bajos, tienen propiedades antimicrobianas y antioxidantes (^{Alviano et al., 2005}; ^{Nazzaro, Fratianni, Coppola, & de Feo, 2017}; ^{Walsh, Livinghouse, Goeres, Mettler, & Stewart, 2019}). Además, ^{Ross (2005)} señala que los compuestos terpénicos limitan el daño oxidativo causado por la acumulación de especies reactivas al oxígeno.

Los resultados de este trabajo concuerdan con los de ^{Hejazi y El-Kot (2009)} respecto al efecto que tienen los aceites esenciales sobre la reducción del número de microbios y el incremento de la durabilidad de flores de gladiola de corte. ^{Solgi et al. (2009)} mencionan que los aceites esenciales herbales interrumpen la cadena respiratoria de las bacterias y reducen sus poblaciones en la solución para florero y las flores de corte. La aplicación de compuestos antimicrobianos químicos y las propiedades antibacteriales de los aceites esenciales de plantas evitan la obstrucción de vascular y, por lo tanto, la absorción de la solución conservante se ve incrementada en comparación con el testigo. Además, debido a que la solución contiene sacarosa, el peso seco incrementa. Los resultados muestran que incrementó la absorción de agua en todos los tratamientos, comparados con el testigo.

El porcentaje de materia seca en las flores tratadas tuvo un mejor desempeño comparado con las flores testigo. Después de cosechar las flores de corte, el principal proceso metabólico en las plantas es la respiración celular, lo cual conduce al decremento de las reservas de carbohidratos en la planta y a su envejecimiento. Al evitar la obstrucción vascular, el flujo de la solución y la sacarosa permanece abierto; como resultado, los carbohidratos perdidos en el proceso de respiración celular son compensados y el envejecimiento es postergado. ^{Hejazi y El-Kot (2009)} y ^{Mohammadi, Mostofi, y Basirat (2009)} reportaron los mismos resultados de materia seca al utilizar desinfectantes en una solución para florero. Debido a que las hojas de las flores de clavel presentan una condición favorable hacia el final de su vida, no pueden ser el criterio para dar por terminada la vida en florero.

De acuerdo con los resultados obtenidos, la 8-HQS tuvo los mejores y más favorables efectos sobre las flores de corte. En el caso de los tratamientos con eneldo (100 mg·L^-1) y geranio (50 mg·L^-1), que tuvieron la vida en floreo más larga, el contenido de clorofila no disminuyó y fue más que el de 100 mg·L^-1 de aceite de comino. El efecto más importante de los aceites esenciales es el mantenimiento de la clorofila debido a sus propiedades antioxidantes. La habilidad para evitar la degradación de la clorofila y la degradación severa se debe a la activación de las células y al incremento en la producción de glucosa. Aumentar el contenido de glucosa mediante la regulación de la presión osmótica y la respiración reduce la pérdida de clorofila (^{Andersen, Williams, & Serek, 2004})

Los resultados obtenidos por ^{Babarabie, Zarei, y Varasteh (2016)} muestran que el contenido foliar de clorofila en Alstroemeria incrementó con el uso de compuestos de aceites esenciales. ^{Abdul-Wasea (2012)} observó que el uso de 8-HQS, para proteger la degradación de la clorofila, fue el tratamiento más efectivo en comparación con el testigo. Este autor sugiere que la superioridad de estos compuestos antimicrobianos se podría deber a la inhibición de la actividad de la clorofilasa durante los tratamientos.

Los carotenoides son compuestos tetra-terpénicos responsables de proteger la clorofila de la oxidación óptica, la absorbancia de luz y la transferencia de energía a la clorofila a (^{Ross, 2005}). Además, se sabe que estos compuestos son compatibles con pigmentos no fotosintéticos que pueden tomar energía adicional de longitudes de onda cortas y convertir el oxígeno individual en oxígeno triple, y mostrar actividad antioxidante al producir radicales ricos en oxígeno (^{Inze & Montagu, 2000}; ^{Howltt & Pogson, 2006}). Algunos estudios han demostrado que el uso de compuestos antimicrobianos mantiene e incrementa la pigmentación durante el periodo de poscosecha (^{Zamani, Hadavi, Kazemi, & Hekmati, 2011}). En este estudio, los compuestos antimicrobianos aumentaron la cantidad de carotenoides en los pétalos en la mayoría de los tratamientos.

Los ingredientes activos de los aceites esenciales de plantas, como el limoneno y el carnosol, aumentan la pigmentación de los carotenoides (^{Grassmann, 2005}; ^{Proshkina et al., 2020}). En este trabajo, la cantidad de pigmentos es más alta en plantas tratadas con aceites esenciales (debido a la presencia de compuestos fenólicos), en comparación con la 8-HQS. La superioridad de los compuestos utilizados se puede atribuir a la capacidad de estos compuestos para reducir la carga microbiana y mejorar la absorción de agua. Debido a que la intensidad de color de las flores depende de la cantidad de carbohidratos en los tejidos de alrededor de los pétalos, se puede decir que los compuestos antisépticos evitan la eliminación de la pigmentación importante (especialmente los carotenoides) al mejorar la absorción de agua y de azúcar en la solución para floreros, y al proteger a los carotenoides del deterioro severo. Lo anterior coincide con lo observado por ^{Asil y Karimi (2010)}. Por su parte, ^{Han y Miller (2003)} señalan que el uso de 8-HQS en flores de lily de corte aumentó la coloración de las flores. ^{Babarabie et al. (2017)} mencionan que el tratamiento con aceite esencial herbal mostró los niveles más altos de carotenoides.

Los radicales libres de oxígeno son un factor importante en la peroxidación de los lípidos. Uno de los productos de dicha peroxidación de la membrana es el MDA. La acumulación del MDA es un marcador de la degradación de la membrana celular. La cantidad de este compuesto se considera un indicador de la resistencia fisiológica y del envejecimiento (^{Geng, Liu, Lu, Hu, & Okubo, 2009}). De acuerdo con los resultados obtenidos, el uso de aceites esenciales y la 8-HQS reduce el MDA. En los tratamientos con larga vida en florero, el MDA disminuyó considerablemente.

Los compuestos fenólicos de los aceites esenciales de plantas son capaces de eliminar especies reactivas al oxígeno, reducir la oxidación de los lípidos de la membrana y disminuir la concentración de MDA (^{Upadhyaya & Panda, 2004}). La prolongación de la vida en florero de flores de crisantemo y la reducción del MDA sugiere la estabilidad de la membrana y el aumento de su longevidad (^{Zamani et al., 2011}). ^{Asil y Karimi (2010)} mencionan que las flores de gladiolo tratadas con 8-HQS y aceites esenciales presentaron la menor cantidad de MDA. Con la aparición de las primeras señales de envejecimiento, las enzimas antioxidantes, como la POD, incrementan en los pétalos para contrarrestar los efectos destructivos de las especies activas al oxígeno. La enzima POD reacciona con el peróxido de hidrógeno, y lo convierte en agua y oxígeno (^{Hopkins et al., 2007}).

Los resultados de este estudio mostraron que la POD tiene la responsabilidad principal de neutralizar los iones de peróxido en el clavel de corte, ya que su actividad incrementó en todos los tratamientos al aumentar la vida en florero en comparación con el testigo. La superioridad de los compuestos vegetales se puede atribuir a sus propiedades antioxidantes, las cuales aumentan la actividad de las enzimas antioxidantes, y algunas enzimas, como la CAT y la POD, contribuyen a la eliminación de los radicales libres en el sistema vegetal (^{Baily, Bogatek-Leszczynska, Come, & Corbineau 2002}). Los resultados obtenidos son consistentes con los de ^{Kazemi y Ameri (2012)}, al observar que los compuestos antimicrobianos mejoran las actividades de las enzimas, reducen el daño causado por radicales libres y aumentan la longevidad en florero del clavel de corte. Los resultados mostraron que todos los tratamientos con larga vida en florero aumentaron la actividad de la CAT en comparación con el testigo. La enzima CAT, debido a sus propiedades antioxidantes, neutraliza los radicales generados.

Debido a que las especies libres de oxígeno generadas a partir de la descomposición del peróxido de hidrógeno son uno de los factores importantes en el envejecimiento temprano de los pétalos y a que la CAT es un antioxidante y neutraliza la liberación de oxigeno tóxico del peróxido de hidrógeno, la actividad de esta enzima evita el envejecimiento de los pétalos (^{Mortazavi, Naderi, Khalighi, Babalar, & Allizadeh, 2007}). ^{Kazemi y Ameri (2012)} observaron que el uso de compuestos antimicrobianos en claveles incrementó la actividad de las enzimas y redujo el daño por radicales libres, lo cual incrementó la longevidad de las flores.

Conclusiones

El alcohol al 2 % tuvo el mayor efecto sobre la vida en florero en comparación con los otros tratamientos, y la 8-HQS aumentó la vida en florero conforme incrementó la concentración aplicada. Las esencias herbales tuvieron gran influencia sobre la absorción de agua, los carotenoides y el contenido de materia seca, al evitar la acumulación de bacterias y la obstrucción vascular. La máxima vida en florero se obtuvo en flores tratadas con 2 % de alcohol, 100 mg·L^-1 de eneldo y 50 mg·L^-1 de geranio. La absorción de la solución y la actividad de la catalasa también fueron máximas con 100 mg·L^-1 de eneldo. Por lo tanto, 100 mg·L^-1 de aceite esencial de eneldo resultó ser el tratamiento amigable con el medioambiente más eficaz.