“Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

MANEJO POSTCOSECHA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES

Docente:

Ing. Nelly Leyva Povis

Alumnos:

Bayona Ipanaqué Raquel de los Milagros

Delgado Mechato Emilly Ariana

García Valladolid Alberto

Palacios Pariatón Dafne Virginia

Tema:

“El Revestimiento de las Frutas Cítricas (Murcott tangor) con Quitosano de Bajo Peso Molecular, aumenta la Calidad Poscosecha y la Vida de Anaquel”.

Piura, Julio de 2011

Food Chemistry 100 (2007) 1160–1164

Coating citrus (Murcott tangor) fruit with low molecular weight chitosan increases

postharvest quality and shelf life

Po-Jung Chien a, Fuu Sheu b, Hung-Ren Lin b

a Department of Food Science, Yuanpei University of Science and Technology, No. 306, Yuanpei Street, Hsinchu 30051, Taiwan, ROC

b Department of Horticulture, College of Agriculture and Bioresources, National Taiwan University, Taipei 10673, Taiwan, ROC

Received 7 February 2005; received in revised form 5 October 2005; accepted 5 October 2005

Traducción al español:

- Bayona Ipanaqué- García Valladolid- Delgado Mechato- Palacios Pariatón

Universidad Nacional de Piura. FII - E.P de Ing. Agroindustrial e Industrias Alimentarias.

Piura-Perú, 2011

El Revestimiento de las Frutas Cítricas (Murcott tangor) con Quitosano de Bajo

Peso Molecular, aumenta la Calidad Poscosecha y la Vida de Anaquel

RESUMEN

En este estudio se investiga los efectos del recubrimiento con quitosano de bajo peso molecular (LMWC, Pm = 15 kDa) y quitosano de alto peso molecular (HMWC, Mw = 357 kDa) sobre la decadencia de Murcott tangor y el mantenimiento de su calidad. Una capa de 0,1% LMWC frena el deterioro de Murcott tangor almacenadas a 15 ° C en relación con una muestra de control, también se reduce la caries en un 20% en comparación con la TBZ fungicida. Una concentración de 0,2% LMWC fue más eficaz para el control del crecimiento de hongos en los cítricos causados por Penicillium digitatum y Penicillium italicum, esta concentración exhiben actividad antifúngica eficaz. El recubrimiento con LMWC proporciona una mejora en la firmeza, acidez, acido ascórbico y el contenido de agua de Murcott tangor almacenada a 15 ° C durante 56 días. En consecuencia, Murcott tangor recubierto con LMWC mostró mayor resistencia a antifúngicos que al ser tratado con TBZ, además la calidad se mantiene durante más tiempo.

1. INTRODUCCIÓN

'Murcott' tangor (Mandarina Miel, Citrus spp.; Mandarína x Citrus sinensis, hibrido naranja dulce) es una fruta subtropical de alto valor comercial en el mercado internación de la fruta, y que comúnmente se consume en fresco en Asia. Tiene una pulpa muy jugosa, dulce y un poco ácida en sabor. Sin embargo, la fruta puede enfermarse fácilmente por la putrefacción del pedúnculo, moho azul, el moho verde, encogimiento de la piel, el aceite de manchas, quemaduras, o pudrición acuosa, por lo tanto su sabor se pierde durante el almacenamiento postcosecha (Porat et al., 2000). El almacenamiento de Murcott tangor en bolsas de polietileno, cubriendo cada fruta con cera, y el tratamiento con fungicida tiabendazol (TBZ) han sido reportados a extender la vida útildel producto. Los cítricos tienen un pH bajo, alto contenido de humedad y nutrientes, así que son muy susceptibles al ataque de hongos patógenos, lo que provoca descomposición, y producción de micotoxinas, por lo tanto los hace inaptos para el consumo (Tripathi y Dubey, 2004).

Penicillium digitatum es el agente patógeno postcosecha más perjudicial de los cítricos (Porat et al., 2000), e infecta la fruta a través de microlesiones generadas en el flavedo durante la cosecha y

procesamiento. Sin embargo, hoy en día, los consumidores de todo el mundo demandan alimentos de alta calidad, sin conservantes químicos, lo que conduce a un mayor esfuerzo en el descubrimiento de nuevos antimicrobianos naturales. En consecuencia, han sido investigados los efectos fungistáticos del quitosano (Galed, Ferna'ndez-Valle, Martı'nez, y Heras, 2004).

Quitosano, que es un polisacárido catiónico con un alto peso molecular y un polímero lineal que se compone de b-1 ,4 - glucosamina (GlcN) vinvulada con diversas cantidades de residuos de GlcN N-acetilado, se obtiene normalmente por la desacetilación alcalina de quitina extraída a partir de una fuente abundante de los exoesqueletos de los crustáceos o las paredes celulares de algunos microorganismos y hongos (Hirano, Ohe, y uno, 1976). El quitosano es soluble en ácidos orgánicos diluidos, y en teoría podría ser usado como conservante para el recubrimiento de frutas. El recubrimiento es no tóxico y seguro (Hirano et al, 1990.), y presenta una actividad antifúngica frente a diversos hongos (Allan y Hadwiger, 1979; El Ghaouth, Arul, Grenier, y Asselin, 1992). Se sabe que un recubrimiento de quitosano tienen el potencial de prolongar la vida útil de almacenamiento y control de la decadencia de las fresas, tomates, melocotones, peras, kiwis, manzanas y otras frutas, como lo examinó: Du, Gemma, y Iwahori (1997), El Ghaouth, Arul, Ponnamapalam, y Boulet (1991), El Ghaouth, Ponnamapalam, Castaiglne y Arul (1992), Hipólito, El Ghaouth, Wilson y Wisniewski (2000), Jiang y Li (2001), Zhang y Quantick (1997 ).

Recubrimiento de frutas y verduras con quitosano ayuda al almacenamiento a largo plazo de los alimentos (El Ghaouth et al., 1992), porque una película de quitosano proporciona un tipo de paquetes activos, donde los preservativos son liberados de la película depositada sobre la superficie de los alimentos y estos inhiben el crecimiento de hongos.

Taiwan es el principal productor asiático de los cítricos, como naranjas y los limones. Cítricos y otras frutas pueden ser almacenados por largos períodos de tiempo una vez que han sido recubiertos con quitosano, ya que este biopolímero disminuye las tasas de respiración, inhibe el desarrollo de hongos y retrasa la maduración mediante la supresión de la evolución de etileno y dióxido de carbono (Du et al., 1997).

El efecto del peso molecular del quitosano sobre las propiedades físicas de las membranas ha sido reportado. Quitosanos de bajo peso molecular

(LMWC) tienen una permeabilidad mayor que la de quitosanos de alto peso molecular (HMWC) (Chen y Hwa, 1996). Hace relativamente poco tiempo, con un promedio de LMWC en el rango de 5000-20,000 Da de peso molecular, se demostró que se presentan actividades biológicas superiores de quitosano (Muzzarelli y Muzzarelli, 2002). Jeon, Park y Kim (2001) reportaron que LMWC tuvo la mayor actividad bactericida a bacterias patógenas. También se ha demostrado que LMWC modula la resistencia de plantas a las enfermedades (Vasyukova et al., 2001). Tanes asi que la información sobre el mantenimiento de la calidad de los cítricos con LMWC es carente.

El objetivo de este trabajo fue evaluar el potencial de un recubrimiento LMWC como un agente antifúngico, en relación a la de los fungicidas tiabendazol (TBZ), en el control de la caries se extiende la vida de postcosecha y el mantenimiento de la calidad de la fruta Murcott tangor durante el almacenamiento. La vida útil de almacenamiento de los cítricos en condiciones industriales y de mercado por lo tanto se puede mejorar.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1. Fruits

La fruta Murcott tangor madura fue utilizada en el experimento; las muestras fueron cultivadas en Shihkang, Taichung, Taiwan, y llevadas al laboratorio inmediatamente después de la cosecha. Fueron seleccionados por su uniformidad, tamaño, color y forma, y por estar libre de daños e infecciones por hongos.

2.2. Quitosano y Reactivos

HMWC (Mw = 357 ± 39 kDa) y LMWC (Mw =15,1 ± 0,2 kDa) con 96,2% de N-desacetilación se obtuvieronde VA & G Bioscience Inc. (Taoyuan, Taiwan). Dos muestras de quitosano se usaron en forma de polvo y preparadas a partir deconchas de cangrejo.Todos los demás productos químicos se obtuvieron de fuentes comerciales y fueron de grado analítico.

2.3. Soluciones de Recubrimiento de Quitosano

Para preparar 1 l de soluciones de quitosano a concentraciones de 0.05%, 0.1% o 0.2%; se dispersaron 0.5, 1 y 2 g de quitosano en900 ml de agua destilada a la cual se añadió 50 ml de ácido acético

glacial para disolver el quitosano. El pH de la solución se ajustó a pH 5.0 con NaOH 0.1 M y la solución se completó hasta 1l. Una solución de ácido sin quitosano, pH 5.0 se utilizó como control. Todos los tratamientos y los controles contienen 0.1% de Tween 80 (Sigma Chemical Co, St Louis, MO, EE.UU.) para mejorar la humectabilidad.

2.4. Microorganismos

Penicillium digitatum y Penicillium italicum fueron aisladas decítricos infectados y mantenidos en agar papa dextrosa (PDA). Botrydiplodia lecanidion y Botrytis cinérea fueron adquiridos de la Colección de Recursos Biológicos y Centro de Investigación (Centro Regional) de la República de China. Una suspensión de esporas seobtuvieron por el crecimiento de 2 semanas de edad de los cultivos de P. digitatum, P. italicum, B lecanidion B. y B. cinerea con agua destilada estéril que contenía 0.1% (v / v) de Tween 80. Las esporas se contaron con un hemocitómetro, y las concentraciones de esporasde los agentes patógenos se ajustaron con agua destilada estérilagua para obtener 105 esporas por ml de P. digitatum, P. italicum, B. lecanidion y B. cinerea.

2.5. Control de la caries

Los frutos fueron tratados con 0.1% de TBZ (tiabendazol) por sí solo, un 0.05%, 0.1% y 0,2% de quitosano por si solo; luego se secaron durante 3 horas después de la inmersión. Cada fruta se coloca en su propia bolsa de polietileno para evaluar la efectividad del quitosano sobre la decadencia, y compararla con la eficacia del tratamiento TBZ. El fruto fue distribuido al azar en grupos de 120. Cada tratamiento se realizó por triplicado. Los frutos fueron almacenados durante 9 semanas en un 95% de humedad relativa a 15 ° C para la evaluación. Los frutos fueron examinados regularmente para detectar el moho y ser considerados como infectados si una lesión visible se observara. Los resultados se expresaron como porcentaje de la fruta infectada.

2.6. Determinación de la pérdida de peso y contenido de humedad

Tres replicas de 120 frutos fueron utilizados para cada tratamiento. Cada siete días, una muestra de 10 frutos fue retirada de cada tratamiento para su posterior evaluación. Los frutos fueron pesados regularmente para determinar la pérdida de peso. La humedad se determinó por el método de la AOAC (1984).

2.7. Determinación de la firmeza de la pulpa

Las propiedades de la firmeza de la fruta se determinaron mediante un analizador de textura (SMS: TA-XT i), se usó un cuchillo Stanley configurado. La calibración de la sonda fue de 30 mm. Después de pelada la fruta, se determinó el punto medio de firmeza.

2.8. Medición de la cantidad de sólidos solubles, acidez y ácido ascórbico

La fruta se sumerge en la solución de quitosano y TBZ, envasados en bolsas de polietileno y se almacena a 15 ° C, como se describió anteriormente. El fruto de control fue sumergido en una solución de ácido sin quitosano a pH 5,0. Tres grupos idénticos de 120 frutos fueron utilizados para cada tratamiento. Después de cada siete días de almacenamiento, una muestra de 10 frutos se retiró de cada grupo y la cantidad de sólidos solubles, acidez y contenido de ácido ascórbico de la pulpa de la fruta fueron analizados. Pulpa (100 g) de 10 frutos se homogeneizó en un molino y luego se centrifugó a 3500 rpm (Du-Pont, modelo Sorvall RC-5C) durante 20 minutos para eliminar las semillas y orujos. El sobrenadante se recogió para analizar la cantidad de sólidos solubles, utilizando un refractómetro manual (ATAGO, modelo N1). La acidez se calculó según lo determinado por titulación con NaOH 0.1 M, y el contenido de ácido ascórbico se calculó según el gasto de 2,6-diclorofenolindofenol en la titulación (AOAC, 1984).

2.9. Control del crecimiento de hongos con LMWC

La inhibición por LMWC y quitosano de P. digitatum, P. italicum, B. lecanidion y Botrytis cinerea se determinaron en caldo de Papa Dextrosa (APD) a 25 º C. LMWC y el quitosano se prepararon como se describió anteriormente y se agrega a APD para obtener la concentraciones de 0.05, 0.1 y 0.2% (w / v). Se agregó 100 ml del preparado de APD en frascos Erlenmyer de 250 ml previamente esterilizados en autoclave a 121 ° C durante 15 min. Cada matraz se inoculó con 1 ml de la suspensión de esporas a una concentración de 103 esporas/ml. Después de 5 días de incubación a 25 ° C, se determinó la propagación del micelio de los organismos de prueba.

Los cítricos fueron dañados por punción con una sonda de acero inoxidable con una punta que era de 2 mm de largo y 1 mm de ancho (El Ghaouth, Smilanick, y Wilson, 2000). Frutos heridos fueron tratados con una suspensión de células del molde, que contienían 0% ó 0.1% de LMWC, 0.1% HMWC, agua estéril o 0.1% TBZ. Posteriormente, las heridas eran reto-inoculados con una suspensión de esporas de P. italicum, P. italicum, B. lecanidion o B. cinerea. Los diversos

tratamientos, incluyendo el inóculo, se aplicaron con un rociador de mano, aproximadamente 0.5 ml se aplicó a cada fruta. Cada tratamiento se aplicó a los grupos de tres ejemplares de 120 frutos, cada uno de los cuales se almacenaron durante 14 días a alta humedad (95% de humedad relativa) en bandejas de plástico cerrada a 25 º C, luego se evaluó el porcentaje de frutos en descomposición que presentaban lesiones (El Ghaouth et al., 2000).

2.10. Análisis Estadístico

Los datos de los experimentos repetidos fueron analizados para determinar si las diferencias fueron estadísticamente significativas. Se hicieron tres análisis de cada muestra y cada experimento se llevó a cabo por triplicado (n = 3). Los resultados se expresan como media ± DE (desviación estándar). Comparaciones estadísticas se realizaron mediante un análisis de varianza (ANOVA), seguido por una prueba de comparaciones múltiples de Dunnett. Las diferencias se consideraron significativas cuando los valores de p (valor calculado estadísticamente) fueron inferiores a 0.05.

3. RESULTADOS

3.1. Efecto del recubrimiento LMWC sobre la decadencia

Una comparación entre la descomposición de los frutas tratados con TBZ y las frutas tratadas con quitosano (Fig. 1) indican que las caries en los cítricos recubiertos con quitosano sólo y sumergido en TBZ sólo, se redujo significativamente (p <0,05). Sin embargo, el 0.1% de LMWC inhibe la descomposición de los cítricos en más del 20%, en comparación con la que se trata con TBZ. El control con TBZ no difirió significativamente de la fruta tratada con 0.1% de HMWC, de acuerdo con la prueba de rango múltiple de Duncan.

Fig. 1. Cambios en el porcentaje de la decadencia de los cítricos recubiertos con un 0,1% de LMWC, 0.1 HMWC% y 0.1% de TBZ y el control durante el almacenamiento a 15 C.

3.2. Efecto del recubrimiento de LMWC en la pérdida de peso

En la Fig. 2. se presenta la pérdida de peso de la fruta cuando se almacena a 15 ° C. Las pérdidas de peso de ambos controles de frutos tratados con TBZ y los frutos tratados con quitosano aumentó de forma continua (p <0,05). La pérdida de peso asociada con el tratamiento de LMWC 0.1% fue más lento que el del control tratado con TBZ. Sin embargo, el control tratado con TBZ no difirió significativamente de la fruta tratada con 0.1% de HMWC (p> 0.05).

Fig. 2. Cambios en el porcentaje de pérdida de peso de los frutos cítricos recubiertos con un 0.1% de LMWC, 0.1 HMWC% y 0.1% de TBZ y el control durante el almacenamiento a 15 C.

3.3. Efecto de dos quitosanos sobre el crecimiento de hongos

En las heridas de fruta, los dos quitosanos fueron más eficaces en la inhibición de la tasa de crecimiento de P. digitatum, P. italicum, B.lecanidion y B. cinerea a la observada en el control tratado con TBZ (Tabla 1). El LMWC efectivamente inhibió el crecimiento de P. digitatum, P. italicum, B. lecanidion y B. cinerea, su eficacia aumenta con la concentración. En frutas cítricas, el quitosano afecta adversamente la actividad biológica de P. digitatum, P. italicum, B.lecanidion y B. cinerea (Tabla 1). En contraste, el LMWC fue más eficaz en el control postcosecha de la descomposición de cítricos que HMWC (p <0,05).

Tabla 1. Efecto del LMWC sobre la decadencia de los cítricos causada por Penicillium digitatum, Penicillium italicum, Botrydiplodia lecanidion y Botrytis cinérea.

1 Las concentraciones de esporas de P. digitatum, P. italicum, B. lecanidion y B. cinerea fueron 105 conidias / ml.2 Las medias son un promedio de más de tres ensayos. Cada ensayo incluyó el tratamiento de tres grupos idénticos de cítricos con 120 muestras. La descomposición se evaluó después de 14 días de almacenamiento a 25 º C.3 Los valores seguidos por la misma letra no difieren significativamente en p> 0.05, de acuerdo con la prueba de rango múltiple de Duncan.

3.4. Efecto del recubrimiento con LMWC sobre la calidad de la fruta

El recubrimiento con LMWC influye beneficiosamente sobre la firmeza, contenido de sólidos solubles, acidez, contenido de ácido ascórbico y el agua de los cítricos después de 56 días de almacenamiento a 15 ° C (Tabla 2). Además, la creciente concentración de LMWC resultó en un incremento en la firmeza y el contenido de agua (Tabla 2), pero no influyen significativamente en el contenido total de sólidos solubles, la acidez y el contenido de ácido ascórbico después de tres tratamientos con 0.05%, 0.1% y 0.2 % de quitosano. En el control del fruto tratado con TBZ y el fruto tratado con HMWC no se presentó una calidad mucho mayor de acuerdo con la prueba de rango múltiple de Duncan.

4. DISCUSIÓN

El quitosano se ha reportado para retrasar la maduración de las fresas, tomates, manzanas, peras, melocotón, lichi, naranja y limón (Du et al, 1997;. El Ghaouth et al, 1991;. El Ghaouth y Ponnamapalam et al, 1992;. Ippolito et al, 2000;. Jiang y Li, 2001; No, Park, Lee, y Meyers, 2002; Zhang y Quantick, 1997). Este estudio mostró que el LMWC influye beneficiosamente sobre los cítricos ('Murcott' tangor) después de la cosecha de la fruta. El recubrimiento con LMWC retrasa la maduración, la pérdida de agua y la descomposición (Fig. 1). La firmeza de la fruta, el contenido de sólidos solubles, la acidez, el contenido de ácido ascórbico (Tabla 2) y el peso fresco (Fig. 2) no ha cambiado. Después de la cosecha la retención de agua evita el deterioro rápido por marchitamiento. Sin embargo, antes del marchitamiento se hace evidente, que la pérdida de agua después de la cosecha también puede alterar el metabolismo y, en algunos casos, acelerar la maduración de la fruta (Burdon, Dori, Lomaniec, Marinansky, y Pesis, 1994). Por lo tanto, la reducción de la pérdida de agua de la fruta durante el

Tabla 2. Efecto del recubrimiento de LMWC sobre los atributos de calidad postcosecha de frutos Murcott tangor después de 56 días de almacenamiento a 15

1 Las medias son valores promedio de tres ensayos. Cada ensayo contiene tres repeticiones de 120 frutos Murcott tangor. 2 Los valores dentro de una columna con la misma letra no son significativamente diferentes (p> 0,05).

almacenamiento o la maduración ayuda a mantener la calidad de la fruta. Los experimentos demostraron que la creciente concentración LMWC promueve la firmeza y la retención del contenido de agua.Se ha demostrado que el quitosano es capaz de inhibir el crecimiento de algunos hongos (El Ghaouth et al., 2000). En este estudio, se utilizaron frutas por inmersión en agua para evaluar la eficacia del LMWC en el control de la decadencia y compararla entre el control con HMWC y el tratamiento de TBZ. Los resultados muestran que, en cierta medida, la aplicación del recubrimiento de LMWC retrasó la aceleración de la decadencia de la Murcott tangor almacenada, lo que indica que la capa de LMWC redujo el crecimiento de patógenos, de alguna manera (Fig. 1). Además, LMWC mostró una mayor actividad antifúngica que TBZ (Fig. 1), y notablemente inhibe el crecimiento de P. digitatum, P. italicum, B. lecanidion y B. cinerea, tal como se presentan en la Tabla 1.Este estudio demostró que el quitosano de bajo peso molecular (LMWC) tenía el potencial de mantener las cualidades poscosecha de las frutas cítricas y prolongar su vida útil de almacenamiento. Este hecho puede ser útil como parte de una estrategia para reducir la pérdida de peso causada por agentes patógenos que son resistentes a los fungicidas poscosecha que se utilizan actualmente.

En conclusión, el mantenimiento de la calidad y la extensión de vida útil de los cítricos mediante el recubrimiento con LMWC demostrado en este estudio, sugiere que la aplicación de la capa de quitosano se debe considerar para su uso durante el almacenamiento comercial y de marketing. Sin embargo, las pruebas más amplias de almacenamiento de post-cosecha deben llevarse a cabo para determinar la viabilidad de utilizar un recubrimiento de LMWC a escala comercial.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Consejo Nacional de Ciencia de la República de China, Taiwan (Contrato N º 91-2316 Consejo de Seguridad Nacional - B-264-004-CC3) y VA & G Bioscience Inc. por su apoyo en esta investigación.

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