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EFECTO DE TRATAMIENTOS A BASE DE QUITOSANO Y
ACEITE ESENCIAL DE BERGAMOTA EN EL DETERIORO Y
CALIDAD DE FRESA
Mota A., Sánchez-González L.1, Armengol J.2, García Jimenez J. 2, Ballester R.3, GonzálezMartínez C.1, Chiralt A.1, Cháfer M.1(*)
1
Instituto Ingeniería de Alimentos para el Desarrollo. 2 Instituto Agroforestal Mediterráneo. 3
Instituto Valenciano de Investigación y Formación Agrícola.
Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s.n. 46022. Valencia. España.
(*) [email protected]: +34 96 387 70 00 Ext.79833 Fax: +34 96 387 73 69
RESUMEN
La fresa es un fruto altamente perecedero, en el que se utilizan de forma
masiva químicos de síntesis, prohibidos en la agricultura ecológica. Una posible
alternativa para evitar su deterioro y mejorar su conservación podría ser el uso
de productos naturales y biodegradables como los que se utilizan en este
trabajo. Se realizó un seguimiento del cultivo ecológico de fresa cv. Camarosa
para optimizar el tipo de tratamiento y momento de la aplicación. El estudio se
dividió en dos partes, evaluación del deterioro fúngico de fresas inoculadas con
Botrytis cinerea (105 esporas/mL) y caracterización de aspectos de calidad
durante su vida postcosecha (pérdida de peso, cambios composicionales y
apreciación sensorial) en fresas no tratadas y tratadas con diferentes
formulaciones a base de quitosano, ácido oleico y aceite esencial de
bergamota. Los resultados, demuestran que los productos naturales ensayados
disminuyeron el nivel de deterioro fúngico. La incorporación del aceite esencial
de bergamota tiene un efecto fungistático en todos los tratamientos, incluso a
bajas concentraciones, y este efecto se potenció al combinar tratamientos pre y
postcosecha. La aplicación de los tratamientos no cambia de forma significativa
la composición de las fresas almacenadas y en el caso de las formulaciones de
menor concentración, no hubo una influencia negativa en la apreciación
sensorial. En general, las formulaciones aplicadas son una pobre barrera al
vapor de agua y además la incorporación de los aceites esenciales, potenció
las pérdidas de peso de las muestras almacenadas.
Palabras clave: aceites esenciales, Botrytis, fresa, control fúngico, composición
INTRODUCCIÓN
La fresa es uno de los cultivos más importantes del panorama agrario español
aunque en los últimos años el descenso de los precios y la fuerte competencia
con otros países han sumido el sector en una grave crisis económica. En este
sentido, la diferenciación de nuestras producciones a través de sistemas de
certificación adicionales más acordes con las nuevas tendencias alimentarias
(alimentos sanos, seguros y obtenidos de forma respetuosa con el medio
ambiente) se abren como una alternativa viable y sostenible. Todo ello debe
ser compatible con buscar soluciones al principal problema de la postcosecha
de las fresas (podredumbre causada por Botrytis cinerea) a través de
tratamientos
basados
en
productos
naturales
de
probada
eficacia
antimicrobiana como es el caso del quitosano y los aceites esenciales. No
obstante, tecnológicamente se deben encontrar soluciones que mantengan
esta eficacia a la vez que reduzcan su fuerte intensidad aromática y abaraten el
precio de estos productos puros. Su incorporación a formulaciones formadoras
de recubrimiento permitiría lograr estos objetivos a la vez que ofrecer productos
más sanos, seguros y beneficiosos desde el punto vista medioambiental.
El objetivo general de este trabajo es diseñar una estrategia de control de
podredumbres
en
fresas
desde
la
producción
en
campo
hasta
su
comercialización. Para ello se analiza la efectividad antifúngcia de productos
formulados a base de quitosano, ácido oleico y aceite esencial de bergamota,
aplicados en diferentes momentos y concentraciones. Además se evalúa la
influencia de estos formulados en aspectos de calidad de la fresa durante su
vida postcosecha.
MATERIALES Y MÉTODOS
Parcela Experimental
Se realizaron prácticas de cultivo en las parcelas 12 y 13 del polígono 39 en el
término municipal de Sagunto (Valencia) según el Reglamento (CE)
Nº834/2007 para el sistema de producción ecológica.
La parcela utilizada disponía de unas 1200 plantas de las que se utilizaron 600
para el estudio, dispuestas en tres bancales o subparcelas diferentes y que
dividimos con una separación por cada 40 plantas y bancal según se indica en
la Figura 1. Se aplicaron un total de 5 tratamientos distribuidos de forma
aleatoria en cada hilera, tal y como se indica en esta figura. La nomenclatura
utilizada se detalla en la Tabla 1.
.
Materias primas
La materia prima utilizada fue fresa de la variedad Camarosa procedente de la
parcela experimental. Los ingredientes de las formulaciones fueron quitosano
(CH) con un grado de desacetilación de 82.7% (Lote 10305DD, Sigma-Aldrich
Química, Madrid), ácido acético glacial al 98% (Panreac, Barcelona), ácido
oleico (O) (Fluka) y aceite esencial de bergamota (B) (Herbes del Molí,
Alicante). La preparación de formulaciones formadoras de recubrimiento se
realizó siguiendo el procedimiento descrito por Sánchez-González y col. (2011).
La composición y nomenclatura utilizada para referirse a cada una de las
formulaciones se detalla en la Tabla 1. En cuanto a los momentos de aplicación
se realizaron tratamientos sólo en campo (precosecha, indicados como -b),
sólo en laboratorio (postcosecha, indicados como -a) y combinados (tanto en
pre como en postcosecha, indicados como -x).
En el análisis del deterioro fúngico, se infectaron los frutos por inmersión
durante 1 minuto en una suspensión de esporas de Botrytis cinerea (105
esporas/mL). Periódicamente se contabilizaron y retiraron los frutos que
mostraron algún signo de deterioro fúngico.
Los frutos se caracterizaron en cuanto a la pérdida de peso, pesando las fresas
antes y después de la aplicación del tratamiento y a cada tiempo de
almacenamiento. Se determinó la densidad superficial de sólidos (DSS)
mediante su cuantificación por pesada del fruto una vez aplicada y secada
cada formulación. En la acidez se utilizó el método AOAC 942.15 (AOAC,
1995) y el pH se midió con un pH-metro GLP21 + (Crison Instruments,
España). Los sólidos solubles totales se determinaron en un refractómetro 3T
ABBE (ATAGO Co Ltd, Japón) a 21ºC. El análisis sensorial se realizó a través
de una prueba triangular (UNE 87-006-92, 1997) en fresas control y
recubiertas, almacenadas 24 h a 5ºC.
Análisis estadístico.
El análisis estadístico de los resultados se realizó a través de un análisis de la
varianza (ANOVA) con un nivel de significación del 95% y utilizando para las
comparaciones múltiples el test Least Significant Difference (LSD). Los cálculos
se efectuaron con el programa Statgraphics® Plus 5.1.
En la prueba sensorial se realizó un ANOVA para cada uno de los atributos
valorados y para aquellos tratamientos en los que existieron diferencias se
realizó el test de Dunnett (O’Mahony, 1986) para determinar qué tratamientos
diferían del control con un nivel de significación del 95%.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Seguimiento en campo
En general, no se observaron grandes diferencias entre las plantas no tratadas
y las tratadas, tanto el producto autorizado en producción ecológica (caldo
bordelés) como en las tratadas con las diferentes formulaciones. Este resultado
pudo estar condicionado en gran medida por las condiciones climatológicas
adversas y una excesiva salinidad del agua de riego, que influyeron
negativamente en el adecuado desarrollo y fructificación de las plantas en
campo. Por ello, se realizaron diferentes tratamientos, con productos
autorizados en la producción ecológica, para mejorar el estado general y la
asimilación de nutrientes por las plantas.
Además, en las plantas afectadas (amarillas y pequeñas) se realizó un análisis
de fragmentos de raíces y cuello. El resultado de este análisis permitió detectar
la presencia de Rhizoctonia solani en estas plantas y, además, en una de ellas,
la correspondiente al tratamiento con caldo bordelés, se encontraron los
hongos Pythium sp., Fusarium sp., y Phoma sp. Estos hongos tienen una gran
importancia como agentes causales de diferentes enfermedades en fresa como
se
ha
visto
en
estudios
anteriores
recopilados
por
The
American
Phytopathological Society (1998). La presencia de estos hongos no podría
explicar el estado general de las plantas pero sí pudo afectar en los amarilleos
y los problemas de desarrollo en algunas de ellas.
Experimentación en laboratorio
En el deterioro fúngico, tal y como se aprecia en la Tabla 2, todos los
recubrimientos disminuyen la incidencia de la enfermedad. Este efecto es muy
moderado en aquellos que contienen quitosano con ácido oleico y se potencia
en los que se incorpora aceite esencial de bergamota. Estos recubrimientos, a
base de bergamota, consiguen además retrasar la aparición de los síntomas de
la enfermedad causada por la Botrytis cinerea en fresas que ya padecen la
enfermedad. Los tratamientos más efectivos, como cabría esperar, son los
combinados ya que se realizan más aplicaciones sobre el fruto (antes y
después de su recolección) por lo que también aumentara la cantidad efectiva
de compuesto activo retenida sobre la superficie del fruto. Los tratamientos
precosecha resultan más efectivos en comparación con los postcosecha, ya
que aunque los resultados de efectividad de la Tabla 2 son similares, las dosis
de los compuestos activos son mucho más bajas en las aplicaciones en campo.
La caracterización de la densidad superficial de sólidos (DSS) permitió
cuantificar la formulación retenida sobre la superficie del fruto. Esta DSS
aumentó, como cabría esperar, con el incremento de sólidos totales de las
formulaciones (Figura 2). Los resultados obtenidos de DSS son un poco más
bajos que los obtenidos para formulaciones similares de quitosano y ácido
oleico debido seguramente a la variabilidad natural que introducen los
diferentes lotes de quitosano utilizados (Vargas et al. 2009).
Las pérdidas de peso aumentan durante el almacenamiento para todas las
muestras, tratadas y no tratadas. Las pérdidas de peso no mejoran de forma
significativa por la aplicación de las formulaciones, y existen muy pocas
diferencias entre las formulaciones pre, postcosecha y combinadas. Al final del
almacenamiento (17 días), se alcanzan pérdidas de peso entorno al 50 % para
las fresas tratadas con CH-OB y entorno al 30% para las tratadas con CH-O y
las control. Este resultado anómalo, no es coherente con el efecto beneficioso
que tiene sobre las propiedades barrera al agua, la incorporación de lípidos a
matrices de polisacáridos como el quitosano, y que han sido descritos en
trabajos anteriores en films secos aislados (Sánchez et al., 2009 y Sánchez et
al., 2010). Resultados previos en aplicaciones a uva de matrices de quitosano
enriquecidas con aceite esencial de bergamota, reflejan menores pérdidas de
peso en este tipo de recubrimientos (Sánchez et al., 2011). Por tanto, este
fenómeno sólo puede ser atribuible al efecto que tiene el aceite esencial que
contienen las formulaciones sobre la superficie de este tipo de fruta. Es posible
que el aceite dañe ligeramente la superficie de la fresa y esto provoque
fenómenos de deshidratación de las muestras.
La evolución del porcentaje de sólidos solubles, acidez y pH de las fresas
control y recubiertas durante el almacenamiento se muestran en la Tabla 3. El
contenido en sólidos solubles, acidez y pH no mostró cambios significativos ni
por efecto del almacenamiento, ni por la aplicación de los distintos
recubrimientos, tal y como se observó en estudios previos de aplicación de
recubrimientos a base de quitosano y ácido oleico a fresas (Vargas et al.,
2006). Estos resultados son además coherentes con lo que cabría esperar para
este tipo de frutos no climatéricos durante su almacenamiento refrigerado.
La prueba sensorial se realizó con los tratamientos que mostraron mayor
control fúngico y que a su vez podían impartir más cambios en la fresa, es decir
los que contenían aceite esencial de bergamota. La interpretación de los
resultados se realizó sumando el número de respuestas correctas para
determinar si existían diferencias significativas entre las muestras (Tabla 4).
Los jueces no lograron encontrar diferencias entre las formulaciones
precosecha y el control (C) ni entre las formulaciones postcosecha y
combinados. En la comparación entre formulaciones pre y postcosecha, y entre
las precosecha y los tratamientos combinados, los catadores apreciaron, en
ambos casos, significativamente mejor las formulaciones precosecha, tanto en
sabor como en olor. Las muestras preferidas fueron las no recubiertas y las
tratadas con las formulaciones precosecha.
CONCLUSIONES
La incorporación del ácido oleico, y en especial del aceite esencial de
bergamota, mejoran y potencian la efectividad antifúngica de las matrices de
quitosano, en el control del deterioro de fresas causado por Botrytis. Los
recubrimientos no consiguen frenar las pérdidas de peso de las fresas en su
almacenamiento refrigerado, aunque no alteran de forma significativa su
composición durante su almacenamiento. La apreciación sensorial de los frutos
tratados empeora cuando las dosis de aceite esencial son más altas, por lo que
se recomienda su aplicación en campo las formulaciones de baja dosis de
compuesto activo.
BIBLIOGRAFÍA
AOAC. 1995. Official Methods of Analysis 16th Edition. Washington, D.C., Association of
Analytical Chemists International.
Kubelka, P., Munk, F. 1931. Ein Beitrag zur Optik der Farbanstrich, Zeitschrift fr technische
Physik, 12, 593-601.
O'Mahony, M. 1986. Sensory Evaluation of Food: Statistical Methods and Procedures. Marcel
Dekker, New York.
Reglamento (CE) Nº834/2007 sobre producción y etiquetado de los productos ecológicos.
Sánchez-González, L., Vargas, M., González-Martínez, C., Chiralt, A., Cháfer, M. 2009.
Characterization of edible films based on hydroxypropylmethylcellulose and tea tree essential
oil. Food Hydrocolloids, 23, 2102-2109.
Sánchez-González, L., González-Martínez, C., Chiralt, A., Cháfer, M. 2010. Physical and
antimicrobial properties of chitosan-tea tree essential oil composite films. Journal of Food
Engineering, 98, 443-452.
Sánchez-González, L., Pastor, C., Vargas, M., Chiralt, A., González-Martínez, C., Cháfer, M.
2011. Effect of hydroxypropylmethylcellulose and chitosan coatings with and without bergamot
essential oil on quality and safety of cold stored grapes. Postharvest Biology and Technology,
(60), 57-63.
The American Phytopathological Society. 1998. Compendium of Strawberry Diseases,
Minnesota.
UNE 87-006-92. 1997. Análisis sensorial. Metodología. Prueba triangular. AENOR (ed.).
Análisis Sensorial. Tomo I: Alimentación. Recopilación de Normas UNE. Ed. AENOR, Madrid,
España, pp. 82-91.
Vargas, M., Albors, A., Chiralt, A., González-Martínez, C. 2006. Quality of cold-stored
strawberries as affected by chitosan-oleic acid edible coatings. Postharvest Biology and
Technology, 41, 164-171.
Vargas, M., Albors, A., Chiralt, A., González-Martínez, C. 2009. Characterization of chitosanoleic acid composite films. Food Hydrocolloids, 23, 536-547.
TABLAS Y FIGURAS
C
O-b
OB-b
CB
C
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
CB
C
C
OB-b
O-b
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
OB-b
O-b
CB
C
C
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
(40 plantas)
Figura 1. Distribución de los diferentes tratamientos realizados en la parcela experimental.
Tabla 1. Composición y nomenclatura de las formulaciones formadoras de recubrimiento
ensayadas.
Momento de
aplicación
Quitosano
Ácido oleico
Bergamota
(% p/p)
(% p/p)
(% p/p)
O-b
0.25
0.25
0
OB-b
0.25
0.125
0.125
CH
1
0
0
O-a
1
0.5
0
OB-a
1
0.25
0.25
Formulación
Precosecha
Postcosecha
C: control, sin recubrir
CH: formulación de quitosano, O: formulación de quitosano con ácido oleico, OB: formulación
de quitosano con ácido oleico y aceite esencial de bergamota
-b: concentraciones bajas de los compuestos, -a: concentraciones altas de los compuestos
-x: combinación de tratamientos, antes de recolectar a concentraciones bajas y después de
recolectar a concentraciones altas
DSS (g∙m‐2)
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
O‐b
OB‐b
CH
O‐a
OB‐a
O‐x
OB‐x
Figura 2. Densidad superficial de sólidos (DSS). Valores medios y desviación estándar.
Tabla 2. Porcentajes de frutos afectados tras la infección durante el almacenamiento a 20ºC
para los diferentes tratamientos.
Formulaciones
Control
O-b
OB-b
CH-a
O-a
OB-a
O-x
OB-x
Día 1
11.11%
15.00%
0.00%
10.00%
10.00%
0.00%
0.00%
0.00%
Día 2
55.56%
45.00%
20.00%
50.00%
50.00%
30.00%
21.05%
0.00%
Día 3
100.00%
100.00%
85.00%
100.00%
90.00%
80.00%
68.42%
60.00%
Día 4
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
Tabla 3. Sólidos solubles, acidez y pH de las muestras al principio y al final del
almacenamiento a 5ºC. Valores medios y desviación estándar.
Determinación
Formulaciones
Control
t0
O-b
OB-b
O-a
OB-a
O-x
OB-x
3.48 (0.02) 3.61 (0.02) 3.59 (0.02) 3.54 (0.02) 3.65 (0.02) 3.22 (0.02) 3.20 (0.02)
pH
t17 3.75 (0.02) 3.70 (0.02) 3.85 (0.02) 3.66 (0.02) 3.70 (0.02) 3.76 (0.02) 3.80 (0.02)
t0
1.18 (0.05) 0.99 (0.02) 1.01 (0.03) 1.25 (0.03) 1.30 (0.02) 1.17 (0.02) 1.06 (0.02)
Acidez (g
ácido/100mL)
t17 1.54 (0.04) 1.48 (0.02) 1.65 (0.06) 1.72 (0.03) 1.74 (0.02) 1.37 (0.14) 1.54 (0.03)
ºBrix
t0
11.8 (0.2)
8.0 (0.2)
9.1 (0.2)
9.6 (0.2)
13.7 (0.3)
10.8 (0.2)
8 (0)
(g sólido
soluble/100 g
muestra)
t17
13.1 (0.2)
11.3 (0.6)
14.6 (0.2)
14.3 (0.2)
18.4 (0.2)
13.1 (0.2)
15.2 (0.2)
Tabla 4. Resumen de los aciertos conseguidos por los catadores en la prueba y si existen
diferencias significativas (p>0.05) entre esos tratamientos.
Nº DE ACIERTOS
Catadores
C/OB-b
OB-b / OB-a
OB-b /OB-x
OB-a /OB-x
1ª prueba
11
19
20
4
n>12
p<0.05
p<0.05
p<0.05
p>0.05