Introducción

La producción de fresa (Fragaria ananassa) en México es cerca de 360 mil t de fruta fresca, de las cuales se exportan 77 mil (21.3%), con un valor de 142.1 millones de dólares (^{FAOSTAT, 2012}). Entre las principales variedades cultivadas están: Festival, Sweet Charlie, Galaxia, Camino Real, Albion, Camarosa y Diamante, todas provienen de plantas madre importadas de EUA y en México se multiplican en viveros, luego se trasplantan y desarrollan en campo o sistemas protegidos. En el Colegio de Postgraduados, México, se han realizado estudios para generación de variedades mexicanas, que están en evaluación, en los aspectos tecnológicos para la producción, resistencia a plagas y enfermedades, época de cosecha y calidad de fruto. Las variedades que han sobresalido son: CP-LE7, Zamorana y Jacona; las dos últimas están en proceso de registro en el Registro Nacional Agropecuario de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación de México.

Los frutos de fresa son muy perecederos debido a su actividad metabólica alta y susceptibilidad elevada a daños mecánicos, pérdidas de agua y desarrollo de pudriciones causadas principalmente por Botrytis cinerea (^{Anderson et al., 2004}). La temperatura es uno de los factores principales que acelera el deterioro de los frutos de fresa, por lo que el diseño de una adecuada cadena de frío es importante para lograr una vida de anaquel acorde con los requerimientos de comercialización establecidos. Las fresas se cosechan y empacan en campo, y luego se preenfría hasta la temperatura de almacenamiento o transporte o ambos. De acuerdo con ^{Nunes et al. (1995)}, un retraso en el enfriamiento de 6 h en frutos cosechados a 30 °C, causa una disminución significativa de la firmeza, además de pérdidas de la apariencia. Las temperaturas de refrigeración recomendadas para frutos de fresa van de 0 a 0.5 °C (^{Anderson et al., 2004}). Atmósferas con concentraciones altas de CO₂ (10 a 20 %) se usan durante el transporte y almacenamiento refrigerado de frutos de fresa para retardar su deterioro por efecto de ablandamiento de tejidos, pérdidas aceleradas de agua y desarrollo de pudriciones (^{Tudela et al., 2003}). Sin embargo, dependiendo del cultivar, tecnología de producción y concentración de CO₂, se estimula el metabolismo anaeróbico con el cual, dependiendo del tiempo de exposición, se favorece la acumulación de etanol y acetaldehídos, con la consecuente percepción de sabores y aromas desagradables (Deell, 2006). La respuesta de los frutos de fresa al tratamiento de refrigeración con o sin atmósferas enriquecidas con CO₂, varía con el cultivar y ^{Pelayo et al. (2003)} reportan diferencias en la vida postcosecha de dos a cuatro días entre los cultivares de fresa Aromas, Selva y Diamante.

En los cultivares de fresa mexicana se desconocen las respuestas, bioquímicas y fisiológicas de los frutos al uso de atmósferas controladas y temperaturas de refrigeración. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de dos concentraciones altas de CO₂ por un periodo corto en los cambios asociados con la calidad, control de pudriciones y vida de anaquel de tres cultivares de fresa mexicana. La hipótesis fue que las variedades de fresa presentan una maduración similar entre ellas, por lo que la calidad en los frutos presentará el mismo comportamiento y respuesta a los tratamientos.

Materiales y Métodos

Para esta investigación se cosecharon frutos de los cultivares de fresa mexicana registradas como CP-LE7, Zamorana y Jacona, así como del cultivar introducido Festival (testigo). Las plantas se desarrollaron en una parcela comercial de la zona productora de Tangancicuaro (19° N 102° O), Michoacán, y el clima es templado tropical. De cada cultivar se cosechó una muestra al azar de frutos con grado de madurez – de color rojo, se eliminaron aquellos con defectos, daños físicos o por patógenos; luego, con los frutos sanos se conformaron dos tratamientos de acuerdo con las condiciones de conservación: frutos almacenados a 3 °C con atmósfera con 5 % de CO₂ (3 °C+5 % CO₂), y 3 °C con atmósfera de 10 % de CO₂ (3 °C+10 % CO₂). Los frutos se almacenaron durante 3 y 5 d en las condiciones del tratamiento más, en cada caso, 2 d al ambiente (20±2 °C; 50-60 % HR). Para cada tratamiento con CO₂, se usaron cuatro recipientes de 4 L por cultivar, se colocaron en cada uno 800 g de frutos de fresa. Para establecer las atmósferas deseadas se utilizó un mezclador de gases (Postharvest Research, UC, Davis, CA, USA, Serie 916-753-4587 con 6 estaciones mezcladoras), para la multiplicación y distribución de las mezclas de gases generadas se usaron tableros con capilares calibrados con los flujos siguientes para 5 % y 10 % de CO₂, respectivamente: CP-LE7 (1.78 y 1.93 L min^-1), Zamorana (2.00 y 2.13 L min^-1), Jacona (1.99 y 2.12 L min^-1) y Festival (2.00 y 2.14 L min^-1). Para el monitoreo de gases se usó un medidor Telaire Modelo 7001 con efectividad de ±0.5 %; además, el flujo de gases se humidificó previo a la entrada de los tableros de distribución para mantener una HR del 90 % en los recipientes.

Para la evaluación del desarrollo de pudriciones por Botritys cinerea, se realizó un análisis de incidencia con 50 frutos de cada cultivar. Los frutos se cosecharon y se expusieron a las concentraciones establecidas de CO₂; se cuantificó el número de frutos sanos y con presencia de pudriciones a la salida del tratamiento de refrigeración y CO₂ durante 5 d. Los datos se reportaron como porcentaje de frutos sanos y con pudriciones.

Las evaluaciones se realizaron al momento de cosecha a los 3 y 5 d con los tratamientos y después de tener los frutos 2 d al ambiente. Las variables determinadas fueron: concentración de acetaldehídos en pulpa, mediante el método descrito por Davis y Chase (1969); para esto se pesaron por cultivar 5 g de pulpa los cuales se colocaron en un vial de 25 mL y se sellaron herméticamente; se prepararon cinco viales para establecer repeticiones por cultivar. Los viales se incubaron 10 min en baño María a 32 °C, se agitaron 5 s, se tomó una muestra de 1 mL del espacio de cabeza y se inyectó en un cromatógrafo de gases Hewlett Packard modelo 5900 II (CA, USA). Las temperaturas de operación fueron de 170 °C en la columna (inyector inlet), 180 °C en el detector A o TCD (Detector de Conductividad Térmica), y 180 °C en el detector FID (Detector de Ionización de Flama) y 150 °C en el horno. Antes se preparó un número igual de viales con 5 mL de una solución de etanol y acetaldehído con concentración conocida (estándar), los cuales siguieron el mismo procedimiento. Para ambos metabolitos los datos se reportaron en mg 100 g^-1 fruta. Las pérdidas de peso se evaluaron en una muestra de 10 frutos por tratamiento y al final de la exposición al ambiente; con los datos se calcularon las pérdidas de peso con la siguiente fórmula:

El color del fruto se midió en 10 frutos por tratamiento y cultivar, realizando medidas en la zona ecuatorial media del fruto con un colorímetro de reflexión Hunter Lab modelo D25A (Virginia, USA), registrando los parámetros CIELAB L*a * y b*, con los cuales se calcularon el ángulo de tono (°h=atan(b*/a*)) y el índice de saturación (Chroma (C)=(a²+b²)^1/2). La firmeza de la pulpa se midió en una muestra de 5 frutos por tratamiento y cultivar, de manera individual en los lados opuestos del diámetro medio, utilizando un texturómetro modelo FVD-30 con un puntal cónico (Wagner Instruments, CT, USA), y los datos se reportaron en Newton (N). La acidez titulable se evaluó con base en la determinación del contenido de ácido cítrico (%) según el método de la ^{AOAC (1990)}; en una muestra de 5 frutos por tratamiento y cultivar, individualmente se pesaron 5 g, los cuales se homogeneizaron con 50 mL de agua destilada, después de un filtrado se tomó una alícuota de 5 mL, que se tituló con NaOH 0.1N, usando como indicador fenolftaleína en solución alcohólica (2.5 %). En el mismo filtrado se determinó el pH con un potenciómetro Corning, modelo 12 (NY, USA). En el jugo de igual número de frutos por tratamiento y cultivar, se midió el contenido de sólidos solubles totales según el método de la ^{AOAC (1990)}, se usó un refractómetro Atago modelo Pr-100 (Guangzhou, China) y los valores se reportaron como °Brix. En 5 frutos por tratamiento y cultivar, de manera individual se determinó el contenido de azúcares totales mediante el método colorimétrico de Antrona, obteniendo 1.0 g de pulpa por fruto a los cuales se adicionaron 60 mL de alcohol 80 % en matraz erlenmeyer, la mezcla hirvió 10 min y se enfrió hasta la temperatura ambiente, luego se filtró y se ajustó a un volumen de 25 mL, del cual se tomó una alícuota de 1.0 mL, se deshidrató en baño María a 55 °C, se adicionaron 60 mL de agua destilada, 1.0 mL de esta solución se colocó en un tubo de ensayo y se adicionaron 3 mL de agua destilada más 6 mL de reactivo Antrona en un baño con hielo. Los tubos de ensayo se pusieron 3 min en un baño con agua a ebullición, se enfriaron rápidamente con agua con hielo y se leyó la absorbancia a 600 nm. Para los cálculos se obtuvo una curva estándar de glucosa y los datos se reportaron como g azúcares 100 g^-1 fruta.

Resultados y Discusión

El análisis de los frutos de cada variedad al momento de cosecha, no mostró diferencias significativas en las variables evaluadas. Después de analizar los datos al finalizar los tratamientos el análisis de varianza mostró, respecto a la calidad interna, que los frutos de Zamorana tuvieron mayor acidez (1.13 % ácido cítrico) comparados con los demás cultivares. Cabe resaltar que los SST, la relación SST / AT, pH, azúcares totales y acetaldehído se mantuvieron en concentraciones similares en los cuatro cultivares, después de estar con los tratamientos de atmósfera controlada, y mantuvieron valores cercanos a los iniciales. Después de que los frutos estuvieron 2 d en condiciones normales de temperatura y atmósfera el contenido de azúcares totales aumentó significativamente: CP-LE7 mostró el mayor contenido (9.02 g 100 g^-1 fruta), además de una mayor acumulación de acetaldehído (26.02 mg 100 g^-1 fruta). Los resultados de la concentración de compuestos volátiles como respuesta a la exposición de los frutos a las altas concentraciones de CO₂, presentó cambios solo en la concentración de acetaldehído, pero no se detectó etanol (Cuadro 1). De acuerdo con ^{Ke et al. (1991)}, la exposición de productos hortofrutícolas a una condición de estrés por bajas concentraciones de O₂ o altas de CO₂, o ambas, estimulan respiración anaeróbica favoreciendo la acumulación de acetaldehído y etanol. ^{Pelayo et al. (2007)} reportan que la exposición de fresas ‘Camarosa’ a una atmósfera de 19.7 % de CO₂ a 5 °C, favoreció la acumulación de metabolitos fermentativos lo que provocó cambios en el perfil de aromas y cambios indeseables en el sabor de los frutos. Los resultados de la concentración de acetaldehído muestran la estimulación del metabolismo anaeróbico por la exposición a los altos niveles de CO₂, porque en todos los tratamientos la concentración de acetaldehído aumentó, respecto al momento de cosecha. Pelayo et al. (2003) documentaron diferencias en la acumulación de metabolitos fermentativos totales entre los cultivares de fresa Selva, Diamante y Aromas almacenados en una atmósfera con 19.7 % de CO₂ a 5 °C por 7 d. Esto sugiere que los resultados obtenidos en la acumulación de acetaldehído presentan diferencias en la sensibilidad a la acumulación de metabolitos anaeróbicos entre los cultivares de fresa mexicana estudiados.

Las variables de calidad externa de los frutos mostraron que Jacona presentó frutos más brillantes (L=34.54), y Festival frutos con un índice de saturación mayor (C=32.33). Las variedades mexicanas presentaron frutos más firmes con respecto a la variedad comercial y con valores mayores a 20 N, destacando CP-LE7 con 22.35 N. La firmeza en las cuatro variedades disminuyó después de 2 d en condiciones ambientales, pero las variedades mexicanas mantuvieron frutos más firmes que Festival. La pérdida de peso durante la aplicación de los tratamientos fue baja, CP-LE7 presentó una pérdida mayor (1.78 %) y Zamorana mostró mejor resistencia a la deshidratación de los frutos (0.88 %), lo que implica que, bajo las condiciones de almacenamiento establecidas, el cultivar de fresa mexicana Zamorana es menos sensible a las pérdidas de peso, respecto a los otros cultivares. En función del tiempo de almacenamiento, las mayores pérdidas de peso ocurrieron al transferir los frutos a las condiciones de temperatura ambiente y atmósfera normal, y Festival perdió hasta 19.84 %. El color, la luminosidad, el ángulo de tono y el índice de saturación de los frutos disminuyeron bajo estas condiciones, y la variedad comercial presentó los valores más altos (L=32.75, °h=34.13, C=26.63); la única variedad cercana a estos valores fue Jacona (Cuadro 1).

El tiempo de evaluación no tuvo un efecto significativo sobre las variables (p˃0.05). Las fresas de los cuatro cultivares salieron de las atmósferas controladas, y 2 d después de estar en temperatura ambiente y atmósfera normal se observaron diferencias estadísticas significativas. Así, la AT (0.87% ácido cítrico) fue mayor en los frutos con 5 d de tratamiento, la relación SST / AT fue mayor a los 3 d (10.41), y el pH de los frutos (4.03). Las fresas sometidas a tiempo de exposición de 5 d presentaron una firmeza mayor (19.39 N), disminuyó la pérdida de peso hasta en 43 %, y el color fue mejor con más brillo (L=33.33) e índice de saturación (C=26.72) (Cuadro 2). Tales resultados revelaron que el color de los frutos de los cultivares de fresa estudiados, presentaron cambios por efecto de las concentraciones de CO₂ y los tiempos de exposición. Tales cambios se atribuyen a diferencias en la síntesis y degradación de antocianinas, a la modificación del tipo de antocianinas debido a cambios en el pH del fruto y al efecto del tratamiento con altas concentraciones de CO₂ que inducen a cambios en el pH vacuolar (^{Halcroft y Kader, 1999}; ^{Pelayo et al., 2003}; ^{Boledon et al., 2010}).

El análisis estadístico de la concentración de CO₂ mostró cambios significativos en las fresas de los cuatro cultivares y hubo una mayor acumulación de azúcares totales (8.58 g 100 g^-1 fruta) y pH (4.20) con la concentración de 5 % CO₂, pero una mayor pérdida de peso en los frutos (1.4 %). Después de dejar los frutos bajo condiciones normales de temperatura y atmósfera, la concentración más baja de CO₂ dio los mejores resultados: frutos menos ácidos (0.77 % ácido cítrico), mayor contenido de azúcares totales (8.49 g 100 g^-1 fruta), fresas con mayor firmeza (19.47 N) y mejor color con mayor brillo (L=32.1), color rojo más intenso (°h=34.1) y menos opaco (C=26.1), aunque la pérdida de peso en los frutos fue menor bajo la concentración más alta (10 % CO₂) (Cuadro 3). ^{Holcroft et al. (1999)} y Vicente et al. (2003) señalan que el uso de atmósferas enriquecidas con CO₂ durante el almacenamiento retarda el ablandamiento de los frutos de fresa, aunque al transferir los frutos a condiciones de temperatura ambiente y atmósfera normal, la firmeza disminuye rápido. Asimismo, ^{Harker et al. (2000)} reportaron el efecto positivo de las altas concentraciones de CO₂ en la reducción de las pérdidas de firmeza en frutos de fresa asociado con cambios en el pH del apoplasto, lo cual promueve la precipitación de las pectinas solubles y mejora la adhesión célula a célula a nivel de la lámina media.

La interacción tiempo*concentración mostró que la combinación de 5 d+10 % CO₂ a la salida del tratamiento y 5 d+5 % CO₂ después de 2 d a temperatura ambiente generaron la mayor acumulación de acetaldehído en los frutos con 26. 29 y 24.39 mg 100 g^-1 fruta. El contenido de azúcares totales, en cada cultivar, fue menor en los tratamientos con 10 % de CO₂ (Cuadro 4). En función del tiempo de almacenamiento a 3 °C, el contenido de azúcares totales fue significativamente menor en los tratamientos con 10 % de CO₂ en 3 y 5 d. En este sentido, hay disminución del nivel de glucosa, fructosa y azúcares totales por el tratamiento con 19.7 % de CO₂ en frutos de fresa (^{Pelayo et al., 2003} y ²⁰⁰⁷), y el contenido de azúcares en los frutos es menor con una concentración mayor de CO₂, por lo que hay un efecto en la acumulación. Sin embargo, el metabolismo relacionado con esta disminución del contenido de azúcares en los frutos de fresa es aún desconocido. Pero hay una hipótesis de que está relacionado con la estimulación de la actividad respiratoria, a nivel de la glucólisis, como respuesta a una condición de estrés de los tejidos impuesta por la alta concentración de CO₂ (^{Watkins, 2000}).

En función del tiempo de almacenamiento, las mayores pérdidas de peso ocurrieron al transferir los frutos a las condiciones de temperatura ambiente y atmósfera normal (23.81 %) después del tratamiento, y estas fueron más altas en los frutos de los tratamientos con 3 d+5 % de CO₂ almacenados a 3 °C, aunque a la salida del tratamiento hubo pérdidas significativas (1.46 %) (Cuadro 4). La interacción tiempo*concentración de CO₂, reveló que la firmeza de los frutos de todos los tratamientos disminuyó significativamente al transferir los frutos a condiciones normales de temperatura y atmósfera; el tratamiento que mantuvo la firmeza más alta en los frutos fue 5 d+5 % CO₂ a la salida del tratamiento (23.24 N) y 2 d después (20.81 N).

De acuerdo con la interacción tiempo * concentración de CO₂, el color de los frutos que salieron del tratamiento con 5 d+10 % CO₂ a 3 °C presentaron los parámetros más altos (L=33.9, °h=35.33, C=31.97). Al transferir los frutos a temperatura ambiente y atmósfera normal, hubo pérdidas significativas de los valores L (más oscuro), C (menos brillo) y °h, indicando una tonalidad más roja en la fresa (Cuadro 4).

El porcentaje de pudrición disminuyó considerablemente en una atmósfera controlada con concentración de 10 % CO₂+3 °C, porque todas las variedades presentaron niveles menores de 4 %. El tratamiento con 5 % CO₂+3 °C también disminuyó la presencia del patógeno en los frutos, pero no fue tan significativo (Figura 1). De acuerdo con ^{Wszelaki et al. (2003)}, una concentración alta de CO₂ suprime efectivamente el crecimiento del micelio, la germinación de esporas y la elongación del tubo germinativo de Botrytis cinerea y es fungistática a la mayoría de los hongos. Sin embargo, una vez que la fruta se remueve de la atmósfera controlada ya no hay protección y el crecimiento del hongo se puede reanudar; además, ellos concluyeron que la aplicación continua de atmósferas controladas con 15 kPa CO₂ (14.8 % CO₂) durante 14 d fue el método que mejor controló el desarrollo de Botrytis cinerea en los frutos. ^{Piña-Dumoulín et al. (2001)} encontraron también que atmósferas controladas con 15 % O₂+20 % CO₂ en zarzamora almacenados a 2 °C retardó el crecimiento del hongo significativamente.

Figura 1 Porcentaje de pudrición por Botrytis cinerea en tres variedades mexicanas de fresa y una comercial sometidas a dos tratamientos con atmósferas controladas con 3 °C+5 % CO₂ y 3 °C+10 % CO₂ durante 5 días. 

Conclusiones

Los cultivares mexicanos (CP-LE7, Zamorana y Jacona) presentaron frutos más firmes con respecto al comercial, lo que les confiere resistencia durante su manipulación después de la cosecha. Cada cultivar presentó un atributo sobresaliente: para CP-LE7 en el contenido de azúcares totales, Zamorana mostró menor sensibilidad a las pérdidas de peso y Jacona frutos rojos brillantes. El porcentaje de pudriciones fue controlado con las dos atmósferas controladas aplicadas en los cuatro cultivares. La concentración con un mejor efecto en el control de Botrytis cinerea es una atmósfera controlada con 10 % CO_2, mientras que los mejores resultados al mantener la calidad de los frutos es la atmósfera con 5 % CO₂.