Introducción

El melón (Cucumis melo L.) es un fruto apreciado por su propiedades sensoriales, principalmente por su aroma y sabor, además de ser un producto de gran importancia comercial, ya que su valor de producción bruta mundial supera los 19,700 millones de dólares (^{FAOSTAT, 2013}). El mayor productor de melón en el mundo durante el 2013 fue China, con 14,400 millones de toneladas, seguido por Turquía e Irán con 1,699 y 1,501 millones de toneladas respectivamente. Por su parte, México ocupó el doceavo lugar con una producción de 561,953 ton, y es el sexto país exportador de melón a nivel mundial (^{FAOSTAT, 2013}). Sin embargo, el melón es un fruto climatérico sensible al etileno que tiene una maduración rápida, lo cual reduce su vida de anaquel, resultando en una cantidad grande de producto con calidad comercial baja, por lo que se requiere establecer métodos de conservación para este fruto.

El almacenamiento a temperaturas de refrigeración es uno de los métodos más utilizados para conservar y aumentar la vida de anaquel del melón, ya que desacelera procesos bioquímicos relacionados con la maduración del fruto. No obstante, el almacenamiento en refrigeración de algunos productos vegetales incluyendo el melón Cantaloupe, regularmente induce a la aparición de diferentes patologías post-cosecha, tales como el daño por frio, lo cual afecta negativamente la calidad del producto ya que causa maduración anormal y aparición temprana de senescencia de vegetales y frutos (^{Millán-Trujillo et al., 2001, 173}; ^{García-Sahagún et al., 2005, 161}; ^{Meza-Velázquez et al., 2013, 259}). Un método novedoso para mantener la calidad y extender la vida de anaquel de vegetales mínimamente procesados es la aplicación de cubiertas (soluciones y/o emulsiones) a base de polímeros comestibles como polisacáridos, proteínas y/o lípidos (^{Gómez-Estaca et al., 2009, 480}; ^{Monedero et al., 2009, 509}; ^{Fabra et al., 2012, 109}; ^{Bonilla et al., 2013, 303}; ^{Arnon et al., 2015, 465}). Las cubiertas aplicadas forman una barrera entre el producto y el medio ambiente, retardando el intercambio de humedad, oxígeno, dióxido de carbono y etileno (^{Lima et al., 2010, 101}; ^{Meza-Velázquez et al., 2013, 259}). Otras propiedades de estas cubiertas comestibles incluyen la protección del producto contra daños mecánicos, oxidativos y microbiológicos, además que mejoran la apariencia y previenen la pérdida de aromas de frutos y vegetales (^{Fabra et al., 2012, 109}; ^{Han et al., 2014, 1}; ^{Genskowsky et al., 2015, 1057}). Algunos materiales que han sido utilizados para preparación de cubiertas comestibles son el alginato y derivados de la celulosa, como la hidroxipropilmetil celulosa. El alginato es un polisacárido usado en procesos de encapsulación debido a su capacidad para formar geles en presencia de cationes divalentes como calcio, bario y estroncio (^{Ramdas et al., 2000, 405}; ^{Braccini y Pérez, 2001, 1089}). La eficacia del alginato en el desarrollo de cubiertas comestibles es abordada por diversos autores en diferentes productos incluyendo manzanas (^{Olivas et al., 2007, 89}), piñas (^{Montero-Calderón et al., 2008, 182}) y papayas (^{Tapia et al., 2008, 1493}). Por otra parte, la hidroxipropilmetilcelulosa es un polímero derivado de la celulosa usado en la formulación de películas, el cual ha sido probado en diversos vegetales, resultando en la extensión de la vida de anaquel de dichos productos (^{Pérez-Gago et al., 2002, 2903}; ^{Meza Velázquez et al., 2013, 259}).

El objetivo del presente estudio consistió en evaluar el efecto de la aplicación de una cubierta comestible a base de alginato de sodio-hidroxipropilmetilcelulosa-parafina sobre la textura, daño por frio, pérdida de peso, y concentración de dióxido de carbono y etileno interno de frutos de melón cantaloupe (Cucumis melo L.) almacenados en refrigeración y en melones sometidos, posterior a la refrigeración, a condiciones ambientes de temperatura y humedad relativa.

Método

Muestras experimentales. Los frutos de melón Cantaloupe (Cucumis melo var. reticularis) utilizados en el estudio se recolectaron de un predio del Ejido Andalucía de Matamoros, Coahuila (México; 103°13´42” longitud oeste/ 25° 31´41” latitud norte) en etapa pre-climatérica (25-27 días después de polinización), siguiendo la metodología descrita por ^{Nishiyama et al. (2007, 1281)}. Los melones seleccionados fueron frutos de 1.2-1.5 kg recolectados en estado de madurez 3/4 desprendido (^{Beaulieu et al., 2004, 250}), y que no presentaran daños físicos y contaminación microbiana visible.

Materiales y Reactivos. La hidroxipropilmetilcelulosa la proporcionó Colorcon de México (México). El alginato de sodio y la parafina se adquirieron en CyTCSA, S.A de C.V. (México). La lecitina de soya y los reactivos mono estearato de propilenglicol, meta bisulfito de sodio, sorbato de potasio y mono estearato de propilenglicol se adquirieron de Golden Bell, S.A. de C.V. (México) Los estándares de dióxido de carbono y etileno se obtuvieron de Sigma-Aldrich Company (St. Louis, MI, EUA).

Preparación de la cubierta. La cubierta de alginato de sodio-hidroxipropilmetilcelulosa-parafina (ALG-HPMC-PAR) se preparó siguiendo una adaptación del método publicado por ^{Raybaudi-Massilia et al. (2008, 1150)}, la cual consiste primeramente en la preparación por separado soluciones de alginato de sodio al 3 % y de HPMC al 2 % p/v en agua destilada a 90 ºC en agitación constante por 5 min. Posteriormente, las soluciones preparadas se enfriaron rápidamente a 4-5 ºC para lograr una hidratación adecuada de los polímeros. Las dos soluciones frías se mezclaron y calentaron a 80 ^oC, añadiendo lecitina de soya y mono estearato de propilenglicol en 0.6 % (p/v) y parafina en 25 % p/v respecto a la mezcla, la cual fue emulsificada inicialmente a 12000 rpm por 2 min usando un Ultraturrax T18 (IKA^® Works, Inc, Wilmington, EUA), y después a 25000 rpm por 5 min. La emulsión finalmente se dejó enfriar a temperatura ambiente y se desgasificó por 10 min mediante una bomba de vacío Felisa (Fabricantes Feligneo, Jalisco, México) para su posterior aplicación.

Tratamientos. Los melones recolectados se lavaron con agua clorada a 200 ppm de cloro, y distribuidos aleatoriamente en dos lotes: tratamiento control (sin aplicación de película), y película (frutos cubiertos con la película ALG-HPMC-PAR. Las muestras experimentales (melón entero y pulpa) se analizaron antes y después de aplicar la cubierta de ALG-HPMC-PAR. Posteriormente, los frutos (cubiertos y control) se sometieron a un almacenamiento a 5 ºC y 95% de humedad relativa (Hr) durante 21 días. Los frutos eran analizados cada siete días a lo largo del periodo de estudio (0, 7, 14 y 21 días). Las pruebas analíticas practicadas a los melones fueron concentración de CO₂ y etileno (en los gases internos del fruto), medición instrumental de firmeza, índice de daño por frío y pérdida de peso. Además, y para simular condiciones de manejo comercial (^{Valero et al., 2013, 1}), al finalizar cada periodo de siete días en refrigeración, una muestra de melones fue extraída del frigorífico y expuesta a condiciones ambientales de temperatura (25ºC) y humedad relativa (21-25%) por 3 días, y se les determinó los mismos parámetros descritos con anterioridad. Los tratamientos (control y película) se repitieron cuatro veces y cada repetición contenía 24 melones.

Aplicación de la película. La emulsión formadora de película se aplicó manualmente a melones enteros lavados y secos por medio de una brocha hasta quedar completamente cubierto el fruto, y luego el exceso de emulsión fue retirado del producto (^{Conforti y Zinck, 2002, 1360}). Los melones cubiertos se sumergieron en una solución de cloruro de calcio al 1 % por un minuto para la gelificación de la película. Los frutos cubiertos se expusieron a una corriente de aire de 5 m/s para secar la película, y luego almacenados en frio. El grosor de la película aplicada se midió con un micrómetro, obteniendose un espesor final de 14 µm.

Pruebas analíticas

Determinación de CO ₂ y etileno en espacio interno del fruto. La concentración de CO₂ y etileno en el espacio interno del fruto se llevó a cabo por el método descrito por ^{Pérez-Gago et al. (2002, 2903)}, tomándose una muestra de 5 mL del gas contenido en el espacio interno del fruto, posteriormente se inyecto 1 mL de la muestra de gas en un cromatógrafo de gases HP 6820 (Agilent Technology, CA, EUA) equipado para la determinación de CO₂ con una columna empacada Alltech CTR I de 6 pies × ¼ de pulgada (Alltech Associates, Inc., Deerfield, Illinois, EU), y un detector de conductividad térmica. La temperatura del inyector, del detector y de la columna fue de 20, 170 y 35 ºC, respectivamente. Por otra parte, la concentración de etileno se determinó usando una columna Carboxen de 30 m × 0.5 mm × 0.25 µm (Supelco, PA, EUA), con un detector de ionización de flama. La temperatura del inyector fue de 120 ºC, y la del detector de 250 ºC. La separación se llevo a cabo usando una rampa de temperatura iniciando a 35 ºC con un incremento de 20 ºC/min hasta alcanzar 120 ºC. Las lecturas del cromatógrafo se analizaron con el software Agilent Cerity NDS (Agilent Technologies, EUA), y comparadas con curvas de calibración de estándares de CO₂ y etileno. La medición se llevó a cabo en tres frutos de melón, de cada repetición de los tratamientos, en cada tiempo de almacenamiento. Cada fruto fue considerado como réplica analítica.

Textura. La firmeza del fruto entero se realizó usando el método de compresión con un texturómetro TAXT2i equipado con el software Exponent 6.1.4.0 (Microsystem, Londres, Inglaterra), utilizando un punzón de punta redondeada de media pulgada de diámetro, con una velocidad de desplazamiento de 1.5 mm·s⁻¹ y una distancia de recorrido de 2 mm. Tres melones, de cada repetición de los tratamientos, se usaron para el análisis. Luego, a cada fruto se les practicaron diez mediciones a lo largo de su zona ecuatorial (30 réplicas). La firmeza se especificó como la fuerza máxima de compresión (N) (^{Meza Velázquez et al., 2013, 259}), y se reportaron los cambios respecto al valor inicial de firmeza del fruto entero de melón no cubierto al inicio del estudio.

Índice de daños por frío (IDF). La determinación del IDF se realizó utilizando la escala de valores de 0 a 4 propuesta por ^{García-Sahagún et al. (2005, 161)}, donde 0 = fruto sin daño; 1= daño ligero (10 % o menos de la superficie del fruto dañada); 2 = daño moderado (10 a 15 % de la superficie); 3 = daño regular (15 a 25 % de la superficie dañada, producto no apto para comercialización); y 4 = daño severo (más del 25 % de la superficie del fruto dañado). La evaluación se realizó en cuatro frutos de melón de cada repetición de los tratamientos. El cálculo del IDF fue obtenido usando la Fórmula 1:

Donde:

n = número de frutos dañados;

N = número de frutos por tratamiento.

Pérdida de peso. Una muestra de 5 melones, de cada repetición de los tratamientos, se pesó al inicio del experimento y después a los 7, 14 y 21 días de almacenamiento en refrigeración. La pérdida de peso se reportó como el cambio porcentual, sufrido por el fruto, desde su peso inicial.

Diseño experimental y análisis estadístico. Se usó un diseño factorial con tres factores: tipo de almacenamiento (refrigeración y combinado), tiempo de almacenamiento (0, 7, 14 y 21 días) y aplicación de película comestible (con y sin película), y se llevaron a cabo cuatro repeticiones por tratamiento. Los resultados de las variables evaluadas se analizaron mediante Análisis de Varianza. La diferencia entre medias de tratamientos se realizó por la prueba de comparación múltiple de Diferencia Mínima Significativa de Fisher (DMS de Fisher) con un nivel de significancia de 0.05, usando el programa estadístico SAS versión 8 (^{SAS Institute Inc., 2005}).

Resultados y Discusión

Textura

En las Figuras 1a y 1b se ilustran los cambios en la firmeza de melones expuestos a dos tipos de almacenamiento (refrigeración y combinado) durante 21 días, tratados con una película de ALG-HPMC-PAR. Se observa que los melones cubiertos con la película comestible fueron más firmes que los frutos sin aplicación de la cubierta en los dos tipos de almacenamiento (P < 0.05), con una pérdida de textura de 51% en frutos almacenados en frio por 21 días, y de 61% en melones después del periodo de almacenamiento combinado (21 días de almacenamiento en refrigeración y 3 días a temperatura ambiente). La textura de frutas y vegetales está directamente relacionada con la composición y características de la pared celular, la cual está estrechamente relacionada con el grado de madurez del fruto (^{Oms-Oliu et al., 2007, 301}; ^{Giongo et al., 2013, 480}), indicativo para que la firmeza mayor de los melones cubiertos con la película comestible sea atribuida a que dichos frutos mantuvieron su integridad celular en el tejido durante el almacenamiento (^{Toivonen y Brummell, 2008, 1}). Estos resultados coinciden con los publicados por ^{Pérez-Gago et al. (2002, 2903)}, ^{Fan et al. (2009, 84)}, ^{Valero et al. (2013, 1)}, y ^{Meza-Velázquez et al. (2013, 259)} quienes reportan una conservación de la textura de diversas frutas y hortalizas mediante la aplicación de cubiertas a base de alginato, así como de HPMC.

Figuras 1a y 1b Cambios de textura (%) de frutos de melón cubiertos con la película comestible de alginato-hidroxipropilmetilcelulosa parafina (P), y no cubiertos o control (C), almacenados en refrigeración (a 5ºC y 95% Hr) (A), o sujetos a almacenamiento combinado (almacenamiento en refrigeración a 5ºC y 95% Hr seguido de almacenamiento a temperatura ambiente a 25ºC y 21-25% Hr)(B). Diferentes letras sobre las barras de valores de tratamientos (control y película) indican diferencia significativa en cada periodo de tiempo de almacenamiento (P<0.05, DMS de Fischer). 

Índice de daños por frío (IDF)

En las Figuras 2a y 2b se muestran los valores promedio de daños por frío y deterioro de melones expuestos a dos tipos de almacenamiento (refrigeración y combinado) durante 21 días, tratados con una película de ALG-HPMC-PAR. Los resultados muestran que los melones no cubiertos presentaron un índice de daños por frío (IDF) mayor (~3.8) en comparación con los frutos cubiertos (~2.3) al ser almacenados a 5 ºC (P < 0.05). Asimismo, los frutos no cubiertos estuvieron más deteriorados después del almacenamiento combinado que los melones cubiertos con la película ALG-HPMC-PAR (P < 0.05), los cuales mantuvieron una apariencia considerada comercialmente aceptable después de los 21 días de refrigeración seguidos de 3 días de almacenamiento a temperatura ambiente. El almacenamiento a bajas temperaturas es uno de los métodos más comunes para conservar frutas y hortalizas, pero muchos frutos, como el melón Cantaloupe, son susceptibles a sufrir daños por frío (^{Artes y Artes-Hernández, 2003, 299}). Los resultados del presente estudio concuerdan con lo reportado por ^{Pérez-Gago et al. (2002, 2903)} y ^{Meza-Velázquez et al. (2013, 259)}, quienes encontraron que el uso de una película de comestible de HPMC disminuyó el daño por frío en mandarina y melón Cantaloupe, respectivamente. Lo anterior comprueba las ventajas de la aplicación de la película comestible de alginato-hidroxipropilmetilcelulosa-parafina para mantener la calidad de este fruto en condiciones de almacenamiento de refrigeración y a temperatura ambiente.

Figura 2a y 2b Valores promedio del índice de daños por frío y deterioro de frutos de melón cubiertos con la película comestible de alginato-hidroxipropilmetilcelulosa-parafina (P), y no cubiertos o control (C), almacenados en refrigeración (a 5ºC y 95% Hr) (A), o en almacenamiento combinado (almacenamiento en refrigeración a 5ºC y 95% Hr seguido de almacenamiento a temperatura ambiente a 25ºC y 21-25% Hr) (B). Diferentes letras sobre las barras de valores de tratamientos (control y película) indican diferencia significativa en cada periodo de tiempo de almacenamiento (P<0.05, DMS de Fischer). 

Pérdida de peso

En la Figura 3 se ilustra el porcentaje de pérdida de peso de melón Cantaloupe, con y sin película de ALG-HPMC-PAR, almacenado por 21 días en refrigeración. Los resultados indican que la aplicación de la cubierta a base de alginato-HPMC-parafina redujo la pérdida de peso de los melones en comparación con los frutos control (P < 0.05), los cuales perdieron hasta el 51 % de su peso después de 21 días de almacenamiento. Los productos hortofrutícolas, incluyendo el melón, poseen un alto contenido de agua, y están expuestos a la pérdida de dicha humedad en sus tejidos por transpiración y/o respiración (^{Eitenmiller et al., 1985, 136}; ^{Fan et al., 2009, 84}), resultando en la pérdida de peso del producto. Los resultados del presente estudio concuerdan con los publicados por ^{Navarro-Tarazaga et al. (2008, 9502)} y ^{Velickova et al. (2013, 80)}. La pérdida de peso menor de los melones cubiertos con la película comestible de ALG-HPMC-PAR contribuye a que se reduzcan los cambios en otros parámetros sensoriales indicadores de la calidad de este producto, como la textura y apariencia del fruto (^{Saladie et al., 2007, 1012}; ^{Fan et al., 2009, 84}).

Figura 3 Valores promedio del porcentaje de pérdida de peso de frutos de melón cubiertos con la película comestible de alginato-hidroxipropilmetilcelulosa parafina (P), y no cubiertos o control (C), almacenados en refrigeración (a 5 ºC y 95 % Hr) durante 21 días. Diferentes letras sobre las barras de valores de tratamientos (control y película), indican diferencia significativa en cada periodo de tiempo de almacenamiento (P < 0.05, DMS de Fisher). 

Conclusiones

La aplicación de una cubierta comestible de alginato-HPMC-parafina sobre frutos de melón Cantaloupe entero, promovió un mantenimiento de la calidad de este fruto tanto almacenado en frio como en condiciones de temperatura ambiental después de su periodo de refrigeración. Los frutos de melón cubiertos con la película comestible resultaron ser más firmes y perdieron menos peso, lo cual es atribuido a la modificación del ritmo respiratorio del fruto por la permeabilidad selectiva de la cubierta a los gases y humedad. Además, la cubierta comestible contribuyó a que el melón almacenado en refrigeración presentara daños menores por frío, lo cual es una ventaja adicional de la aplicación de esta película comestible. Se concluye que la aplicación de la cubierta comestible a base de alginato-HPMC-parafina es una alternativa recomendable para preservar la calidad de frutos de melón durante su almacenamiento a baja temperatura y en condiciones de almacenamiento comercial a temperatura ambiente. Estudios relacionados con otras frutas y hortalizas deben ser considerados para tener un entendimiento mayor de los efectos de películas comestibles sobre la calidad y cambios fisiológicos de los mismos.