Martha Esther May Gutiérrez - Universidad Autónoma de Querétaro

MARTHA ESTHER MAY GUTIÉRREZ
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO
FACULTAD DE QUÍMICA
PROGRAMA DE POSGRADO EN ALIMENTOS DEL
CENTRO DE LA REPÚBLICA (PROPAC)
DESARROLLO DE UN RECUBRIMIENTO COMESTIBLE A
BASE DE MUCÍLAGO DE NOPAL (Opuntia spp.)
DESARROLLO DE UN RECUBRIMIENTO COMESTIBLE A
BASE DE MUCÍLAGO DE NOPAL (Opuntia spp.)
TESIS
Que como parte de los requisitos para obtener el grado de
Maestro en Ciencia y Tecnología de Alimentos
Presenta
Martha Esther May Gutiérrez
2009
Santiago de Querétaro, Qro., Enero de 2009
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO
FACULTAD DE QUÍMICA
PROGRAMA DE POSGRADO EN ALIMENTOS DEL
CENTRO DE LA REPÚBLICA (PROPAC)
DESARROLLO DE UN RECUBRIMIENTO COMESTIBLE A
BASE DE MUCÍLAGO DE NOPAL (Opuntia spp.)
TESIS
Que como parte de los requisitos para obtener el grado de
Maestro en Ciencia y Tecnología de Alimentos
Presenta
Martha Esther May Gutiérrez
Santiago de Querétaro, Qro., Enero de 2009
RESUMEN
La fresa fresca (Fragaria ananassa) es un fruto muy perecedero con una vida útil
muy corta. Existe un interés de los comerciantes y los consumidores para extender
la vida útil de la fresa. Las fresas también son susceptibles a la pérdida de agua,
golpes y daño mecánico debido a su suave textura y a la falta de una capa
protectora. Los recubrimientos comestibles durante mucho tiempo han sido
utilizados para proteger a los productos alimenticios perecederos del deterioro por
la deshidratación, disminuyendo la respiración, mejorando la calidad de la textura,
ayudando a retener los compuestos volátiles, del sabor y reducir el crecimiento
microbiano. El mucílago del nopal puede tener aplicaciones en la industria
alimenticia, cosmética, farmacéutica y otras. Un punto importante en la elección
del mucílago de nopal como un recubrimiento es su bajo costo. El objetivo de este
trabajo fue desarrollar un recubrimiento comestible, que conserve la calidad de la
fresa. Las fresas fueron tratadas con un 2% de glicerol o sorbitol, como agentes
plastificantes. Las fresas fueron sumergidas en la solución del recubrimiento por
40s, el exceso del recubrimiento fue retirado y las fresas recubiertas fueron
secadas con aire forzado (20 ºC) durante 30 min. Las fresas control fueron
sumergidas en agua destilada. Se estudio la influencia de las formulaciones de los
recubrimientos de mucílago de nopal en los atributos de calidad en fresas
almacenadas a 5 y 10 ºC y una humedad relativa del 80%. La eficiencia de los
tratamientos se evaluó mediante los siguientes parámetros: la pérdida de peso,
color externo, firmeza, contenido de sólidos solubles, pH, acidez títulable, análisis
microbiológicos y evaluación sensorial. El recubrimiento del mucílago de nopal
redujo significativamente el deterioro de la fresa (P ≤ 0,05). Hubo una diferencia
significativa entre los tratamientos con glicerol y sorbitol a los 15 días de
almacenamiento. Todos los recubrimientos mostraron un efecto benéfico sobre la
retención de la firmeza (17-25 N). Los recubrimientos del mucílago de nopal
tuvieron un efecto importante en la acidez títulable de las fresas almacenadas
(3.56-3.9). En el análisis sensorial no se encontraron diferencias significativas
entre las medias de las muestras de los cuatro tratamientos con un valor de
(P>0.05). La aplicación del recubrimiento comestible de mucílago de nopal resultó
ser un método efectivo para prolongar la vida útil de la fresa hasta por 15 días, por
lo que se puede considerar un método alternativo para su conservación. Por otro
lado, permite la utilización de un nopal que por sus características de madurez no
tiene ningún uso.
(Palabras Clave: Fresas, recubrimiento comestible, mucílago de nopal, calidad y
vida útil)
i
ABSTRACT
Fresh strawberry (Fragaria ananassa) is a very perishable fruit with a short shelf
life. There is an interest of both marketers and consumers to extend fresh
strawberry shelf life. Strawberries are also susceptible to water loss, bruising and
mechanical injuries due to their soft texture and lack of a protective rind. Edible
coatings have long been known to protect perishable food products from
deterioration by retarding dehydration, suppressing respiration, improving textural
quality, helping retain volatile flavor compounds and reducing microbial growth.
Cactus mucilage may find applications in food, cosmetics, pharmaceutical and
other industries. An important point in the choice of the cactus mucilage as a
coating is its low cost. The aim of this work was to develop an edible coating which
preserves the quality of strawberry. Strawberries were treated either with 2%
glycerol or sorbitol, as plasticizing agents. Strawberries were dipped in coating
solution for 40 s, the excess coating was drained and the coated strawberries were
dried in a forced-air dryer (20 ºC) for 30 min. Strawberries dipped in distilled water
were used as a blank. The influence of cactus stems–mucilage coating
formulations on quality attributes of strawberries stored at 5 and 10 ºC and a
relative humidity of 80 % was studied. The effectiveness of the treatments was
assessed by evaluating their impact on the following parameters: weight loss,
external color, firmness, soluble solids content, pH, titratable acidity,
microbiological analysis and sensory evaluation. Cactus-mucilage coating
significantly reduced decay of strawberries (P ≤ 0.05). There was significant
difference between glycerol and sorbitol treatments up to 15 days of storage. All
coatings showed a beneficial effect on firmness retention (17–24 N). Cactus
mucilage coatings had a marked effect on tritratable acidity of strawberries stored
(3.56-3.9). In the sensory evaluation there were not found statistical differences
among all treatments with a value (P>0.05). The cactus-mucilage coating resulted
in an effective method to extend strawberry shelf life up to 15 days so this method
can be considered as an option for the fruit conservation. In the other hand, it
allows the use of a cactus that for its maturity characteristics, may not longer be
used.
(Key words: Strawberries, edible coating, cactus stem – mucilage, quality, shelf
life)
ii
DEDICATORIAS
A DIOS por ser el guía de mi vida, la roca y fortaleza de mi ser, por
enseñarme a escudriñar su palabra y mostrarme “que no depende del que
quiere, ni del que corre, sino de Dios que tiene misericordia”.
Al príncipe más bello, mi hijo Gabriel Alejandro por ser el dulce y gran amor de
mi vida, siendo el motivo de superación y medio que Dios ha utilizado, para
que yo pueda seguir adelante, por adaptarte con los abuelos y estar
siempre esperándome el día que llegaba, sobre todo por tu inmenso amor y
ternura brindándomelo de forma única, te amo bebe.
A mi ricito de oro, Lizbeth Marina, por ser junto con Gabriel la inspiración,
para ver los días bellos a pesar de la neblina, porque junto a ustedes Dios
me ha enseñado “que la vida, no se compone sólo de cosas desagradables,
como algunos pretenden. Tiene hermosas compensaciones, las cuales si las
buscamos con honradez y honestidad, las hallaremos. Desechando por
inútiles la amargura, el resentimiento y las quejas propias y ajenas en que
tantos se escudan.”
A mis Padres; Don Manolo y Doña Nati, por su apoyo, consejos y confianza y
sobre todo por enseñarme que siendo humanos cometemos errores, los
cuales con tenacidad y voluntad, pueden ser corregidos y con mucho amor
de Dios ser superados, gracias por su amor y comprensión y sobre todo
por el amor que tienen para Gabriel cuidando de él. Dios los siga
bendiciendo.
A mis hermanos; Josué Manuel y Otoniel, porque en la medida de sus
posibilidades han cuidado del regalo más hermoso que Dios me ha dado
Gabriel Alejandro y sobre todo por la fortuna que Dios me ha dado al ser
parte de ustedes.
A mi hermana Janet Alejandra y su esposo José Alberto, por la fortuna de ser
parte de ustedes y sobre todo por los bellos sobrinos que Dios me ha
permitido conocer Ofir Alberto y Kytzia. Gracias por ser parte
importante en este camino ya que sin su apoyo moral y económico no
hubiese sido posible, los llevare siempre en mi corazón.
iii
A ti Papá Lico†, por tu gran amor y por confiar en mí, por ayudarme en mis
tareas, desvelándote para acompañarme, lo que hace que seas más que un
abuelo, así como por enseñarme con tu ejemplo que ante lo adverso hay
que tomar fuerzas y siempre con la ayuda y dirección de Dios el panorama
se torna claro. Donde Dios te permita estar disfruta Papá Lico.
iv
AGRADECIMIENTOS
Antes que nada y que todo, agradezco infinitamente a DIOS por regalarme la
vida y la oportunidad de culminar esta etapa, en la cual, sin su amor y
misericordia no hubiese sido posible lograrlo, así como por hacerme
comprender lo que dice su palabra en Salmos 103: 13-18.
“Como el padre se compadece de los hijos, Se compadece Jehová de los que le
temen. Porque él conoce nuestra condición; Se acuerda de que somos
polvo. El hombre, como la hierba son sus días; Florece como la flor del
campo, Que pasó el viento por ella, y pereció, Y su lugar no lo conocerá
más. Mas la misericordia de Jehová es desde la eternidad y hasta la
eternidad sobre los que le temen, Y su justicia sobre los hijos de los
hijos; Sobre los que guardan su pacto, Y los que se acuerdan de sus
mandamientos para ponerlos por obra.”
A mi alma mater la “Universidad Juárez Autónoma de Tabasco” y al CONACYT
por ser los medios que Dios utilizó para sostenerme económicamente, así
como a la Universidad Autónoma de Querétaro y a la Universidad de
Guanajuato, por recibirme y ser pilares básicos en esta etapa.
Al MC. Enrique Pecero Covarrubias, mi primer jefe, por su amistad, confianza,
tiempo y apoyo el cual con nada podre pagar. Gracias.
Al CP. Mario Flores Vidal, quien sin conocerme y siendo mi jefe inmediato
confío en mí y abogo para que me dieran el permiso, Gracias.
Al MC. Roger A. Frías Frías, por su apoyo y orientación para realizar los
trámites.
A Marthy, secretaria de la división, por su disponibilidad, apoyo y confianza,
gracias Martita por creer en mí, así como por tu cariño y por ser mi amiga.
Al Lic. Alfredo y a usted Libio por facilitarme siempre los libros, porque
siempre me han apoyado y más que ser los responsables de biblioteca son
buenos amigos, eso se agradece.
Al Hno. Pastor Juan Manuel y su esposa la hna. Sara, a la hna. Carmita, y a toda
la congregación de la iglesia Casa de Oración, por llevarme siempre en sus
oraciones. Dios les siga bendiciendo.
Al Hno. Tencho y la hermana Elva, por ser como unos segundos padres que Dios
envío a mi vida, mucho más usted hna. Elva, por su cariño para con Gabriel.
Hno. Chucho y Hna. Bety por sus oraciones y apoyo moral les agradezco.
A ti Carmita por ocuparte de hacer las manualidades que le pedían a Gabriel en
el kínder, ¿Cómo te pago? Dios te bendiga.
v
A ti Bere por estar ahí siempre que tenía que regresarme y permitir que tus
hijos jugaran con el mío para que no me viera, haciendo menos dolorosa la
partida.
A usted Doña Mely, por ocuparse en mi ausencia de cuidar del cabello de
Gabriel, por su cariño, confianza y consejos y sobre todo por confiar en
mí, Gracias tía Mely.
A usted doña Rosi, por sus oraciones, así como por estar al pendiente de
Gabriel y de mí, gracias por su cariño sabe que es reciproco, si hay algo de
gran valor y que a su vez no tiene precio, ese es el “cariño”.
A Claudia, por su hospitalidad al iniciar esta aventura.
A Meyli por confiar en mí y ser la persona que Dios coloco en mi camino para no
permitir que me hundiera, al tener siempre una palabra de aliento, un
consejo y ver en mi detalles que no percibía, por estar en los momentos
más difíciles, gracias doy a Dios que me permitió conocer lo hermoso de
una linda amistad, de igual forma agradezco a Dios por los padres que te
regalo: don Lupe y doña Caty, los cuales han sabido encausarte con cariño,
el cual comparten conmigo ocupandose no solo de alimentarme si no de
cuidar de mi salud, Dios es tan perfecto que no desampara Meyli.
A Conchita, mujer de lindos sentimientos, a quien agradezco los buenos y malos
momentos en que compartimos llanto y risa, gracias por el techo y los
alimentos, mas en la segunda vuelta, recuerdas cuando me “escondían”
(Mayra y Edith) a ellas también agradezco. Dios te siga bendiciendo,
muchas gracias por tu amistad, cariño y por tu apoyo económico sin el cual
no hubiese podido titularme en tiempo y forma. Dios te de mucho mas.
A Marycarmen yLolis por apoyarme y prestarme sus oídos cuando me daba por
hablar y hablar, por hospedarme cuando lo necesite y sobre todo por ser
mis amigas. Gracias por los cafecitos.
A ti Viri por dar vueltas que me correspondían cuando Meyli te enviaba de
emisario y apoyarme con los trámites, perdón por aguantar regaños que
me correspondían.
A usted Dr. Castaño por sus consejos, observaciones y consideraciones, le
agradezco por esa forma peculiar que tiene para hacer las observaciones,
ya que siendo una persona preparada es sencilla a la vez y nos corrige sin
hacernos sentir menos, Dios le siga regalando sabiduría para poder
continuar al frente del PROPAC y fuera de él.
A la Dra. Montse, por ser una buena amiga, cariñosa y comprensiva, así como
por sus atinadas observaciones.
vi
A la Dra. Rosalía sobre todo por sus palabras en la segunda vuelta, y por pensar
en mi hijo, gracias.
Alguien al que no podría olvidar es usted Dr. Mercado, aun recuerdo el día que
me dijo que no sabía qué hacer conmigo y hoy entiendo porque Dios le
coloco en ese dilema, de haber tenido usted una respuesta en ese
momento, no sería posible agradecer a Dios en este momento el haberle
colocado en tal dilema.
A cuatro hermosas mujeres del PROPAC “Carmelita, Laurita, Chivis y Marigel”
quienes siempre que me veían cabizbaja, se ocupaban en darme su cariño
de la mejor manera que solo ellas pueden, en especial usted Carmelita,
quien aun con su carácter yo no puedo quejarme, más bien agradecerle por
su cariño, siempre la recordare por su peculiar forma de preguntar “como
estas Martha Esther”.
A usted Benjamín, por sus consejos y sobre todo por ocuparse de la salud
física y de esos consejos anti estrés que hicieron más llevadera la
estancia. A Mariana por la disponibilidad y por esperar a que terminara
aunque tu horario de trabajo hubiese concluido y a usted Lupillo por
ocuparse de tener todo en orden.
A usted Dr. Andres Cruz, por su tiempo para ayudarme en la búsqueda de
información, gracias.
Dra. Mayela gracias por ser parte del comité, sin embargo, agradezco mucho
más sus consejos y cariño, ya que mas que ser parte de un comité de tesis,
es usted una amiga entrañable la cual se ocupo de la persona sobre todo
en los momentos en que una más necesita de una palabra amena.
A ustedes Dr. Mercado y Mtra. Melva quiero agradecer la disponibilidad, no
solo en lo académico, si no en lo espiritual, Dios les siga bendiciendo.
A la Dra. Lupita y su esposo el Dr. Manuel por ser personas especiales, ya que
sin ser parte de un comité me brindaron su amistad, cariño y consejos.
A usted Dr. Gerardo, quien más que ser un asesor, es un amigo el cual no solo
se ocupo de lo académico si no también se preocupo en que mi estancia en
este lugar, lejos de mi hijo y de la familia, fuera lo más amena posible, así
como por compartir la hora 0, gracias.
Como olvidarlas a ustedes hermosos bracitos “Susana, Mariana, Lety y Biri”, sin
las cuales no habría sido posible terminar a tiempo, por esa dedicación y
cariño al apoyarme y acompañarme en esas largas jornadas en las que
metíamos experimento. Todo mi cariño a tu madre Susi, al ir por nosotras
al ICA cuando terminábamos bien noche.
vii
Mi más sincero agradecimiento a usted Dr. Carlos Bucio Villalobos, por las
facilidades brindadas para el desarrollo de los análisis microbiológicos, no
solo por el espacio, y por el material, sino por compartir su invaluable
tiempo al ayudarme en la identificación de los hongos, muchas gracias.
Dr. Salcedo, gracias por permitirme el uso de su espectrofotómetro. Dr.
Eleazar, gracias por los tubos, así como por permitirme trabajar en su
laboratorio.
A usted Mtra. Norma gracias por ayudarme a realizar los oficios y distraerse
de sus ocupaciones.
Mtra. Lulu, gracias por las facilidades brindadas para trabajar en su
laboratorio, así como por brindarme su amistad y compartir su
experiencia con las fresa y el rico pastel.
Don Chole, gracias por ocuparse en mantener limpio los laboratorios, de igual
forma agradezco a su esposa por esas ricas tortillas.
Don Gregorio Corona y familia, en especial a su esposa por esos ricos frijolitos,
gracias por su tiempo y cariño, Dios siga bendiciendo su familia.
No creas que me olvido de ti Lulucita, te preguntas ¿porque al final?
sencillamente porque Dios te permitió llegar en el momento preciso para
ayudarme en el traslado al dulce hogar. Amiga gracias.
Mary y Jorge, así como a las sobrinas Ale y Dulce Azul, por su cariño al cuidar
de Gabriel. Dios les bendiga.
A José, Tila y sus hijos Panchi, Jacki y Julio, por enseñarle a Gabriel el amor al
campo, así como a montar a caballo, por su cariño para con mi pequeño
Dios les siga bendiciendo.
En este camino la Familia es pieza clave y solo puedo decir gracias Dios por la
hermosa familia de la cual me permites ser parte. Una familia sin altibajos
no es real, la familia donde se superan las situaciones adversas es valiosa,
y agradezco a Dios por los padres que me regalo y por permitirme
entender que cuando se es padre se hace lo mejor que uno cree, sin
embargo, en la segunda vuelta es cuando Dios nos regala la oportunidad de
hacerlo mucho mejor, si me preguntaran como me gustaría que fueran los
abuelos de mi hijo, respondería, así como son ustedes, porque en mi
ausencia han sido dedicados, preocupados y consentidores, son ustedes
quienes se han desvelado cuando Gabriel se ha enfermado, gracias desde
el fondo de mi corazón por su amor para Gabriel. Ese agradecimiento va
para ti “Chelo” pues has sido tú quien acompaño a mamá y Gabriel en mi
ausencia, también tu Toni, porque te das tu tiempo para Gabriel, Jane mi
viii
pequeña hermana y Beto un cuñado fabuloso con quien Dios me ha
permitido ganar un hermano y conocer dos lindos sobrinos, incrementando
la familia, gracias.
ix
ÍNDICE
Página
RESUMEN
i
ABSTRACT
ii
DEDICATORIAS
iii
AGRADECIMIENTOS
v
ÍNDICE GENERAL
x
ÍNDICE DE CUADROS
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
xv
I.
INTRODUCCIÓN
1
II.
REVISIÓN DE LITERATURA
3
A.
3
Recubrimientos comestibles
1.
Definiciones
3
2.
Propiedades de los recubrimientos comestibles
4
a.
Propiedades de barrera
4
b.
Propiedades mecánicas
5
3.
Componentes de los recubrimientos comestibles
6
4.
Recubrimientos empleados en frutas frescas
9
cortadas
a.
b.
Recubrimientos comestibles basados en
proteínas
9
i.
Caseína
9
ii.
Proteínas de suero
9
iii.
Zeína
10
Recubrimientos comestibles basados en
polisacáridos
10
i.
Celulosa y sus derivados
11
ii.
Pectinas
12
iii.
Almidón
13
iv.
Mucílago
13
x
B.
C.
v.
Quitosano
14
vi.
Alginato
14
vii.
Carragenatos
15
Nopal
15
1.
Distribución y producción en México
17
2.
Usos y propiedades alimenticias
20
3.
Mucílago
22
a.
Definición
22
b.
Características generales
22
Fresa
1.
24
Generalidades
24
a.
Historia de la Fresa
26
b.
Particularidades de la Fresa
26
2.
Cultivares
27
3.
Propiedades nutritivas
33
a.
Vitaminas
35
b.
Minerales
35
c.
Otros beneficios
36
4.
Entorno Mundial de la Fresa
36
a.
Principales países productores
36
b.
Principales países exportadores
38
c.
Principales países importadores
39
d.
Producción de fresa en México
40
e.
Principales estados productores
41
f.
Producción de fresa en Guanajuato
42
g.
Producción de fresa en el municipio de
43
Irapuato
III.
JUSTIFICACIÓN
46
IV.
OBJETIVOS
47
A.
47
Objetivo general
xi
B.
V.
47
MATERIALES Y MÉTODOS
48
A.
Materiales
48
B.
Métodos
49
1
Proceso de extracción del mucílago
49
2
Caracterización del mucílago
52
3
Aplicación del recubrimiento
52
C
VI.
Objetivos específicos
Determinaciones
55
1
Pérdida de peso
55
2
Color
55
3
Análisis de textura (TPA)
56
4
Sólidos solubles totales (°Bx)
57
5
pH
57
6
Acidez titulable
58
7
Antocianinas
58
8
Análisis microbiológicos
59
9
Evaluación sensorial
59
10
Análisis estadístico
60
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
61
A
Resultados de la caracterización del mucílago
61
1
Rendimiento
61
2
Humedad
61
3
Proteína
61
4
Cenizas
62
5
Lípidos
62
6
Pectina
63
B
Resultados del recubrimiento a base del mucílago
63
1
Pérdida de peso
63
2
Color
65
3
Análisis de textura (TPA)
68
xii
4
Sólidos solubles
70
5
pH
71
6
Acidez
73
7
Antocianinas
74
8
Análisis microbiológicos
76
9
Evaluación sensorial
77
VII.
CONCLUSIONES
78
VI.
LITERATURA CITADA
79
xiii
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadros
2.1
Página
Algunos recubrimientos comestibles usados en frutas
8
frescas.
2.2
Superficie, producción y rendimiento de nopalitos por entidad
federativa.
19
2.3
Valor nutricional de la fresa
27
2.4
Producción Mundial de fresa
37
2.5
Principales Países exportadores
39
2.6
Producción Nacional de fresa
40
2.7
Principales Estados Productores
42
2.8
Productores de fresa en el Estado de Guanajuato
45
5.1
Condiciones de aplicación del recubrimiento
53
5.2
Escala hedónica estructurada
60
6.1
Composición química del mucílago de Nopal (g/100g)
63
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
Página
2.1
Taxonomía de la fresa
26
2.2
Producción de fresa en el Estado de Guanajuato.
43
2.3
Principales cultivos en Irapuato
44
5.1
Cultivo de nopal
48
5.2
Cosecha de la fresa
49
5.3
Proceso de extracción del mucílago de nopal
51
5.4
Selección de la fresa
53
5.5
Aplicación del recubrimiento
54
5.6
Espectrofotómetro Minolta CM-508d
56
5.7
Espacio de color L* a* b*
56
5.8
Analizador de textura TA-XT2
57
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
64
6.1.a
de mucílago de nopal en la pérdida de peso durante el
almacenamiento de fresa a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago;
MG: Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.1.b
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
64
de mucílago de nopal en la pérdida de peso durante el
almacenamiento de fresa a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG:
Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.2.a
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
de
mucílago
de
nopal en
la
luminosidad
66
de fresas
almacenadas a 10 ºC y 80 % H.R. C: Control; M: Mucílago;
MG: Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.2.b
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
de
mucílago
de
nopal en
la
luminosidad
de fresas
almacenadas a 5 ºC y 80 % H.R. C: Control; M: Mucílago;
xv
66
MG: Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.3.a
Apariencia de la Fresa control al día 6 de almacenamiento
67
6.3.b
Apariencia de la Fresa cubierta con mucílago de nopal al día 6
67
de almacenamiento
6.4.a
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
68
de mucílago de nopal en la firmeza de fresas almacenadas a
10 ºC y 80 % H.R. C: Control; M: Mucílago; MG: MucílagoGlicerol; MS: Mucílago-Sorbitol
6.4.b.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
69
de mucílago de nopal en la firmeza de fresas almacenadas a
5 ºC y 80 % H.R. C: Control; M: Mucílago; MG: MucílagoGlicerol; MS: Mucílago-Sorbitol
6.5.a
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
70
de mucílago de nopal en el contenido de sólidos solubles en
fresa almacenada a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG:
Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.5.b.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
71
de mucílago de nopal en el contenido de sólidos solubles en
fresa almacenada a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG:
Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.6.a.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
72
de mucílago de nopal en el contenido del pH en fresas
almacenadas a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: MucílagoGlicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.6.b.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
72
de mucílago de nopal en el contenido del pH en fresas
almacenadas a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: MucílagoGlicerol; MS: Mucílago-Sorbitol
6.7.a.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
xvi
73
de mucílago de nopal en el contenido de la acidez títulable en
fresas almacenadas a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG:
Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.7.b.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
74
de mucílago de nopal en el contenido de la acidez títulable en
fresas almacenadas a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG:
Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
6.8.a.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
75
de mucílago de nopal en el contenido de antocianinas en
fresas almacenadas a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG:
Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol
6.8.b.
Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base
de mucílago de nopal en el contenido de antocianinas en
fresas almacenadas a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG:
Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol
xvii
75
I.
INTRODUCCIÓN
El nopal (Opuntia spp) junto con el maíz, es uno de los vegetales más
estrechamente vinculados al desarrollo de las civilizaciones que en el pasado
conformaban el Norte de Mesoamérica. De hecho, es un conjunto multiespecífico
de plantas que forma parte del paisaje rural mexicano, ya sea bajo la forma de
cultivo o como parte de la vegetación natural. En efecto, el número de especies
que conforman a estas cactáceas supera la centena, lo que ha representado un
argumento definitivo para considerar a México como su centro de origen.
Opuntia spp, tiene una gran diversidad de usos: como alimento humano,
por sus frutos y sus “pencas” tiernas, como forraje para la alimentación del
ganado, como especie medicinal, como adherente para la compactación de
ladrillos hechos de tierra, como especie ornamental o cerco vivo y como sustrato
para el cultivo de insectos productores de colorantes naturales. Muchos de estos
usos están ligados a la alta concentración de mucílago que presentan los
cladodios de estas plantas.
La alta concentración de mucílago encontrado en algunas especies de
nopal, la conformación polimérica y las propiedades reológicas (específicamente la
elasticidad) de este compuesto, sugieren un potencial considerable de estas
cactáceas como materia prima en la elaboración de recubrimientos comestibles y
películas plásticas comestibles o en la obtención de aditivos destinados a mejorar
la textura de los alimentos (espesor, consistencia, untuosidad, etc.). Los
recubrimientos comestibles son capas delgadas de un material biopolímero
(proteína o polisacárido como una solución hidrocoloide, o como una emulsión con
lípidos), los cuales son aplicados en forma líquida sobre el alimento, generalmente
por inmersión del producto en una solución y se comportan principalmente como
barreras que reducen la difusión de gases (O2, CO2, vapor de agua), permitiendo
extender la vida útil del alimento.
Las frutas y hortalizas mínimamente procesadas se obtienen a través de
diversas operaciones unitarias de preparación, las cuales producen cambios
directos en las frutas frescas, tales como la pérdida de agua, el obscurecimiento
1
enzimático, ablandamiento por rompimiento de tejidos, aumento en la tasa
respiratoria y, como consecuencia, la producción de etileno. Estos fenómenos
fisiológicos son responsables de los cambios bioquímicos que conllevan a la
degradación de sus propiedades sensoriales. La aplicación de técnicas que
permitan controlar los factores alterantes en frutas frescas cortadas es
actualmente objeto de muchas investigaciones en el campo de la ciencia y
tecnología de los alimentos (Wiley, 1997; Alzamora y col. 2000).
La fresa es uno de los frutos económicamente más importantes en
México. Las enfermedades son las principales causas de pérdidas poscosecha en
la fresa generando daños en el color, la firmeza y calidad del fruto.
En este sentido, deben aplicarse técnicas de conservación, que
combinadas o no, puedan mantener o mejorar las características originales del
producto, prolongando su vida útil sin que pierdan las características sensoriales y
nutricionales, así como asegurando su estabilidad microbiológica. Por ello el uso
de recubrimientos comestibles sobre el tejido de la fruta constituye una interesante
alternativa, debido a que su aplicación favorece el control de los procesos
respiratorios típicos de los tejidos vivos, controla los procesos de deshidratación,
permite el transporte de agentes antioxidantes, la incorporación de plastificantes,
de compuestos antimicrobianos y más recientemente, la incorporación de otras
sustancias que podrían mejorar las características del producto final, tales como
nutrimentos, saborizantes y hasta microorganismos benéficos (Serrano, M y col.
2006). Aunado a esto, los sectores científicos, gubernamentales e industriales han
incrementado su interés en la aplicación de recubrimientos en productos frescos,
basándose principalmente en la ventaja que supone para el medio ambiente el
evitar la utilización de materiales de envasado no renovables.
El propósito del presente trabajo fue desarrollar un recubrimiento
comestible a base de mucílago de nopal (Opuntia amyclaea tenore), que pueda
ser utilizado para la conservación de la fresa en fresco.
2
II.
REVISIÓN DE LITERATURA
A.
Recubrimientos Comestibles
1.
Definiciones
Un recubrimiento comestible es definido como una capa delgada de
material comestible formado como un revestimiento sobre el alimento, mientras
que una película comestible es una capa preformada y delgada elaborada con
material comestible y la cual una vez elaborada puede ser colocada sobre el
alimento ó entre los componentes del mismo (McHugh, 2000).
Por otro lado Carrasco y col (2002) manejaron un concepto que fusiona
las dos definiciones anteriores: los recubrimientos comestibles son capas
delgadas de un material biopolímero (proteína o polisacárido como una solución
hidrocoloide, o como una emulsión con lípidos), que son aplicadas sobre la
superficie de un alimento en adición o reemplazo de su corteza natural, y que se
comportan principalmente como barreras que reducen la difusión de gases (O2,
CO2 y vapor de agua), permitiendo extender la vida útil del alimento.
De acuerdo con Kester y Fennema (1986) los recubrimientos comestibles
tienen la función de retardar la migración de humedad, controlar el transporte de
gases (O2, CO2 y etileno), retener componentes volátiles, servir de vehículo de
aditivos, mejorar las propiedades mecánicas y de manejo del alimento, además de
impartir una mayor integridad a la estructura del mismo.
La principal diferencia entre ambos sistemas comestibles es que los
recubrimientos comestibles son aplicados en forma líquida sobre el alimento,
generalmente por inmersión del producto en una solución, y las películas
comestibles son en primer lugar preformadas como láminas sólidas las cuales son
posteriormente aplicadas en forma de recubrimiento sobre el alimento (McHugh y
Senesi, 2000).
3
2.
Propiedades de los recubrimientos comestibles
a.
Propiedades de barrera
Para muchas aplicaciones, la característica funcional más importante de
los recubrimientos comestibles es la resistencia a la migración de humedad
(Kester y Fennema, 1986). La deshidratación superficial constituye uno de los
principales problemas en el mantenimiento de la calidad de los productos
cortados. La pérdida de agua de frutas y vegetales frescos cortados se traduce en
una pérdida de peso y de turgencia del producto con la consecuente disminución
de la calidad durante su comercialización (Avena-Bustillos y col. 1994). La
naturaleza del recubrimiento comestible empleado desempeña aquí un papel muy
importante:
a
mayor
hidrofilicidad
de
los
materiales
utilizados,
mayor
permeabilidad al vapor de agua (Martín-Belloso y col. 2005). Los recubrimientos
elaborados a partir de polímeros naturales, tales como los polisacáridos (almidón y
derivados de la celulosa, alginatos, pectinas, gelano, carragenano, etc.), así como
aquellos con base en proteínas, muestran una baja resistencia al agua y poseen
pobres propiedades de barrera como consecuencia de su naturaleza hidrofílica
(Yang y Paulson, 2000). Para mejorar las propiedades de barrera al vapor de agua
de este tipo de recubrimientos se pueden incorporar lípidos, que emulsificados en
la solución formadora de coberturas o colocando una doble capa sobre el
producto, pueden ayudar a prevenir reacciones degradativas del tejido como
consecuencia de la pérdida de humedad, así como las reacciones respiratorias en
los tejidos vegetales (García y col. 2000; Yang y Paulson, 2000; Rojas-Graü y col.
2006). De esta manera se pueden formular coberturas comestibles combinando
las ventajas de los componentes hidrocoloides y de los componentes lipídicos,
éstos últimos como barrera al vapor de agua y los primeros como barrera selectiva
al oxígeno y al dióxido de carbono, además de proveer una matriz de soporte
estructural (Kester y Fennema, 1986; Baldwin y col. 1996).
Por otro lado, la habilidad de los recubrimientos comestibles para
modificar el transporte de gases es importante para productos como frutas y
4
vegetales frescos, los cuales son caracterizados por tener un metabolismo activo.
Su uso sobre frutas permite la formación de una atmósfera modificada mediante
un aislamiento del producto del ambiente que lo rodea (Olivas y Barbosa-Cánovas,
2005). No obstante, aunque lo que se espera es una reducción de la transferencia
de gases entre la fruta y el ambiente, recubrimientos extremadamente
impermeables pueden inducir a la creación de condiciones de anaerobiosis que
tienen como consecuencia una pérdida de los compuestos aromáticos típicos de la
fruta y la presencia de aromas indeseables (Mattheis y Fellman, 2000). De allí
radica la importancia de conocer con anterioridad tanto las características del
producto que se quiera recubrir como el material a emplear en la elaboración del
recubrimiento.
b.
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas de los recubrimientos comestibles dependen
en gran medida del tipo de material empleado en su elaboración y especialmente
de su grado de cohesión, es decir, la habilidad del polímero para formar puentes
moleculares numerosos y estables entre cadenas poliméricas, los cuales impiden
su separación (Guilbert y Biquet, 1996). Las propiedades de las coberturas
dependen en gran medida de la composición y estructura de los ingredientes. Por
lo tanto, la elección de las sustancias a emplear y/o aditivos activos a añadir están
totalmente relacionadas con la función para la cual se desea utilizar la cobertura
comestible, la naturaleza del alimento y el método de aplicación (Debeaufort y col.
1998). El recubrimiento de frutas cortadas suele hacerse por inmersión en una
solución formadora de cobertura o por aspersión de la misma sobre los trozos de
fruta, generalmente seguido por un rápido escurrido-secado de la solución
sobrante y posterior almacenamiento refrigerado. Olivas y Barbosa-Cánovas
(2005) reportan que cuando el material empleado para recubrir se coloca en la
superficie de las frutas, se desarrollan dos fuerzas: cohesión de las moléculas
dentro de la cobertura y adhesión entre el recubrimiento y la fruta. El grado de
cohesión de los recubrimientos comestibles gobierna las propiedades de barrera y
5
mecánicas de las coberturas. Una alta capacidad de adhesión asegura una
durabilidad larga del recubrimiento en la superficie de la fruta.
3.
Componentes de los recubrimientos comestibles
Para la formación de un recubrimiento comestible se necesita en primer
lugar de una solución que pueda constituir una matriz estructural con suficiente
cohesión (Debeaufort y col. 1998). Cuando se combinan lípidos, proteínas y
polisacáridos que pueden interactuar física y/o químicamente, se pueden obtener
recubrimientos con mejores propiedades. Sin embargo, la compatibilidad de los
componentes es un punto importante a considerar cuando se trata de una mezcla
de biopolímeros, ya que se puede alterar drásticamente el funcionamiento de los
compuestos del recubrimiento (Diab y col. 2001).
Con el fin de mejorar el intercambio de gases, la adherencia, y las
propiedades de permeabilidad a la humedad, generalmente se combinan dos o
más materiales (Baldwin y col. 1995). Dichas mezclas suelen realizarse mediante
emulsión de uno de los componentes, generalmente un lípido, en el resto de los
componentes, o mediante un recubrimiento multicapa, donde el recubrimiento se
aplica mediante una técnica de laminación, en la cual se hace la inmersión de la
fruta en una primera solución, generalmente la matriz, seguida por una inmersión
en otro tipo de solución, ya sea de naturaleza lipídica o cálcica, entre otras.
Además del componente de naturaleza polimérica y de alto peso
molecular (matriz), otro componente importante de los recubrimientos comestibles
son los plastificantes. Estos son moléculas pequeñas de bajo peso molecular, de
baja volatilidad y con una naturaleza química similar a la del polímero formador del
recubrimiento. Se usan para mejorar la flexibilidad y la funcionalidad de los
recubrimientos. Dentro de los agentes plastificantes utilizados más frecuentemente
se encuentran: glicerol, polietilénglicol, sorbitol, aceites, ácidos grasos, ceras, etc.,
siendo el glicerol uno de los más utilizados (Cuadro 1.1). Stuchell y Krotcha
(1994), demostraron que los recubrimientos a base de proteína de soya sólo
podían manipularse si se agregaba como mínimo 17 g de glicerol por 100 g de
6
materia seca. Generalmente se requieren plastificantes como el glicerol en las
formulaciones a base de polisacáridos y de proteínas, para aumentar la flexibilidad
de los recubrimientos, al aumentar el volumen libre o la movilidad molecular de los
polímeros, reduciendo los enlaces de hidrógeno internos entre las cadenas de
polímeros y aumentando el espacio intermolecular. Los plastificantes afectan la
capacidad de atracción de agua del sistema y generalmente suelen aumentar la
permeabilidad al oxígeno de los recubrimientos comestibles (McHugh y Krochta,
1994; Sothornvit y Krochta, 2000).
Agentes plastificantes como alcoholes polihídricos, ceras y aceites se
utilizan para mejorar la flexibilidad y elongación del material de las sustancias
poliméricas. La adición de surfactantes y emulsificantes reduce la actividad de
agua superficial y la velocidad de pérdida de humedad de los alimentos
recubiertos. Se pueden agregar también agentes de liberación controlada y
lubricantes para prevenir que los alimentos recubiertos se hagan pegajosos; entre
éstos últimos se incluyen grasas, aceites, emulsificantes, petrolato, polietilénglicol
y silicon (Baldwin y col. 1995).
Además de los plastificantes, se emplean antioxidantes, antimicrobianos,
y reafirmantes de la textura con el fin de mejorar las propiedades de las
coberturas. Se ha demostrado que algunos aditivos actúan más efectivamente en
alimentos cuando son aplicados formando parte del recubrimiento comestible que
cuando son aplicados en soluciones acuosas mediante dispersión o inmersión, ya
que las coberturas pueden mantener los aditivos en la superficie del alimento
durante más tiempo (Baldwin y col. 1996). En el Cuadro 2.1., se puede observar
que en los recubrimientos de frutas frescas cortadas, además de plastificantes, se
utilizan agentes antioxidantes tales como el ácido ascórbico, el ácido cítrico, y la
N-acetilcisteína y agentes reafirmantes como el cloruro de calcio, el cual, lo mismo
que otras fuentes de cationes divalentes, son requeridos para lograr el
entrecruzamiento y formar geles firmes al reaccionar con compuestos coloidales
poliméricos como el alginato y el gelano (Rhim, 2004).
7
Cuadro 2.1. Algunos recubrimientos comestibles usados en frutas frescas.
Tipo de Fruta
Matriz del
Plastificantes y
Función del
recubrimiento
aditivos
recubrimiento comestible
Referencia
comestible
Manzana
CPS y APS
Glicerol
Reducción del
Sonti y col. 2003
pardeamiento enzimático y
pérdida de textura.
Carragenato
Glicerol, PEG, AA, AO,
Extensión de la vida útil
Lee y col. 2003
AC
CPS + CMC
Glicerol, AA, AO, CaCl2
Mantenimiento de la textura
Lee y col. 2003
Alginato, gelano
Glicerol, aceite de girasol,
Reducción de pérdida de
Rojas-Graü y col.
Ncys
humedad,
2006
mantenimiento del color
original
APS + cera de abejas
Quitosano + CPS
Glicerol, AE
CAB
Reducción del
Pérez-Gago y
pardeamiento enzimático
col. 2003
Barrera a los gases,
Assis y col. 2004
reducción de pérdida
de humedad y efecto
antifúngico
Pera
MC + AE
PEG, SP, AA, CaCl2
Reducción del
Olivas y col. 2003
pardeamiento.
Fresa
CPS+ Caseína+
Glicerol, CaCl2
Pectina+
Reducción del crecimiento
Vachon C. y col.
fúngico
2003
Reducción de pérdida de
Tapia y col. 2005
agar
Alginato, gelano
Glicerol,
aceite
girasol, AA
de
humedad,
Reducción de pérdidas de
AA y color.
Mango
CMC
Lecitina, PEG, AC
Mantenimiento del color
NísperoCarriedo, 1994
Quitosano
-
Reducción de pérdida de
Chien y col. 2007
agua,
mantenimiento del color y
sabor original
CPS: concentrado de proteínas de suero lácteo; APS: aislado de proteínas de suero lácteo; PEG:
polietilenglicol; AA: ácido ascórbico; AO: ácido oxálico; AC: ácido cítrico; CMC:
carboximetilcelulosa; CaCl2: cloruro de calcio; N-cyst: N-acetilcisteina; AE: ácido esteárico; CAB:
cera de abeja; MC: metilcelulosa; SP: sorbato de potasio; MGA: monoglicérido acetilado; CM:
Celulosa microcristalina.
Fuente: Martín-Belloso y col. 2005.
8
4.
Recubrimientos comestibles empleados en frutas frescas cortadas
Existen dos grandes grupos de materiales usualmente empleados en la
elaboración de recubrimientos comestibles para frutas frescas cortadas:
polisacáridos y proteínas. La elección del tipo de material a utilizar depende del
tipo de producto que se quiera recubrir.
a.
Recubrimientos comestibles basados en proteínas
Algunos de los estudios que se han realizado con proteínas como base
para fabricar recubrimientos comestibles incluyen: caseína, proteína aislada o
concentrada de suero lácteo, gluten de trigo, zeína y proteína de soya, entre otras
(Avena-Bustillos y col. 1993; Gontard y col. 1993; Gagri y col. 2001; Sabato y col.
2001; Pérez-Gago y col. 2003).
i.
Caseína
La caseína, es una proteína de la leche ligeramente soluble en agua,
puede dar lugar a recubrimientos con buenas propiedades mecánicas, además de
no conferir ningún tipo de color u olor diferente del alimento donde se aplica.
Debido a su alta permeabilidad al vapor de agua, necesita de otras sustancias que
mejoren sus propiedades de barrera. Por ejemplo, la incorporación de lípidos en
recubrimientos de caseína proveen una buena protección para frutas y vegetales
contra la pérdida de agua y el pardeamiento oxidativo (Baldwin y col. 1995).
ii.
Proteínas de suero
Las proteínas del suero representan el 20% del total de las proteínas
presentes en la leche y son consideradas de muy alta calidad. Contienen cinco
grupos
importantes:
Beta-Lacto
globulinas,
Alpha-lactalbuminas,
Inmunoglobulinas, albúmina de suero de bovino y proteosa-peptona, (McHugh y
9
Krochta, 1994). Las coberturas hechas a partir de proteínas de suero aisladas
poseen alta permeabilidad a los gases y han sido probadas en frutas. Un estudio
realizado en manzanas Fuji cubiertas con este tipo de recubrimiento comestible
indicó que dichas coberturas son buenas barreras al intercambio gaseoso
(Cisnero-Zevallos y Krochta, 2003). Por su parte, Sonti y col. (2003) recubrieron
trozos de manzana con concentrado y aislado de proteínas de suero, observando
una reducción del pardeamiento enzimático y reducción de las pérdidas de textura
durante el almacenamiento. Adicionalmente, Perez-Gago y col. (2006) estudiaron
el efecto de diferentes antioxidantes (ácido ascórbico, cisteína y 4-hexylresorcinol)
incorporados en un recubrimiento a base de concentrado de proteínas de suero y
cera de abejas en el cambio de color de manzana fresca cortada, observando que
la incorporación de ácido ascórbico o cisteína dentro del recubrimiento comestible
redujo el pardeamiento enzimático de los trozos de manzana comparado con la
aplicación de los mismos en soluciones acuosas.
iii.
Zeína
La zeína es una proteína natural del maíz, insoluble en agua, pero soluble
en soluciones acuosas de alcohol, glicerol y ésteres de glicerol, posee buenas
propiedades para formar coberturas, además de excelentes propiedades de
adhesividad y buena barrera al oxígeno, aunque por su elevada hidrofilidad y
fragilidad requieren la adición de agentes plastificantes como el glicerol
(Gennadios y Weller, 1991). Park y col. (1994) utilizaron zeína de maíz para
elaborar coberturas comestibles y las utilizaron para recubrir tomates, obteniendo
una reducción de cambios de color, pérdida de peso y firmeza de los frutos.
b.
Recubrimientos comestibles basados en polisacáridos
Las coberturas de base polisacárida suelen usarse en frutas ya que
reducen la tasa respiratoria y el intercambio de gases gracias a su permeabilidad
selectiva al O2 y al CO2 (Nísperos-Carriedo, 1994; Nussinovitch, 1997) aunque son
10
una barrera deficiente al vapor de agua (Kester y Fennema, 1986; García y col.
1998).
La incorporación de otros componentes tales como lípidos, bien en una
emulsión
o como capa dentro de las formulaciones de las coberturas,
generalmente mejoran las propiedades de barrera al vapor de agua de este tipo de
recubrimientos (García y col. 2000; Yang y Paulson, 2000). Entre los polisacáridos
empleados más
frecuentemente
como base
para formar recubrimientos
comestibles en frutas cortadas se encuentran: maltodextrina, metilcelulosa,
carboximetilcelulosa, pectina, alginato y galano (Pavlath y col. 1993; Wong y col.
1994; Yang y Paulson, 2000; Díaz-Sobac y col. 2001; LeTien y col. 2001; Turhan y
col. 2001; Rojas-Graü y col. 2006).
i.
Celulosa y sus derivados
La celulosa es un polisacárido compuesto por unidades de D-glucosa que
son altamente permeables al vapor de agua (Kester y Fennema, 1986). Constituye
uno de los recubrimientos comestibles más empleados en productos frescos ya
que posee formas solubles no iónicas, tales como la metilcelulosa (MC), y formas
aniónicas, como la carboximetilcelulosa (CMC) que le confieren excelentes
propiedades mecánicas y funcionales (Baldwin, 1999). Por sus efectivas
cualidades y su bajo costo económico, estos compuestos han sido ampliamente
estudiados en frutas y hortalizas con mínimo proceso. Níspero-Carriedo (1994)
aplicaron un recubrimiento a base de CMC, lecitina y polietilenglicol en rodajas de
mango, logrando mantener el color original de la fruta durante todo el
almacenamiento. Por su parte, Brancoli y Barbosa-Cánovas (2000) lograron
disminuir la producción de etileno y reducir el pardeamiento enzimático de
manzana fresca cortada mediante la aplicación de un recubrimiento de
maltodextrina y metilcelulosa. NatureSeal es una cobertura comestible a base de
polisacáridos cuyo componente principal es la celulosa, la cual sirve de base para
una mezcla precisa de vitaminas y minerales. El producto se comercializa en
11
forma de polvo para ser disuelto en agua y formar una solución de rociado o de
inmersión, para las frutas cortadas (Feng y col. 2004; Nature Seal, 2006).
ii.
Pectinas
Las pectinas son un importante constituyente de la pared celular de
muchas plantas. Comercialmente las pectinas son extraídas del bagazo de
manzanas o de la cáscara de frutos cítricos (Thakur y col. 1999). Las pectinas de
bajo grado de metoxilación se emplean normalmente en la elaboración de
recubrimientos comestibles ya que son capaces de formar geles firmes en
presencia de iones de calcio, los cuales establecen puentes estables con los
grupos carboxilos de la pectina (Mancini y McHugh, 2000). Son comúnmente
producidas durante la etapa inicial de crecimiento celular y constituyen una tercera
parte de las sustancias de la pared celular, sus principales funciones son:
Agente hidratante.
Material de cemento de redes celulósicas
Son determinantes en distintas etapas del ciclo de vida del vegetal
(células), en las que se incluyen:
─ Crecimiento; como componentes de la pared celular poseen la habilidad
para mantener la presión de turgencia de la pared celular, determinando
así el crecimiento.
─ Desarrollo. A medida que la fruta o vegetal madura la protopectina se va
solubilizando hasta transformarse en pectina.
─ Senescencia. Una vez concluidos los procesos anabólicos se da paso a
los
procesos
catabólicos
degenerativos
lo
cual
conduce
al
envejecimiento o muerte tisular del fruto, debido a la degradación
enzimática de las sustancias pécticas (Wills y col. 1999).
12
iii.
Almidón
El almidón es uno de los materiales crudos más comúnmente empleados
en la agricultura ya que es económico, fácilmente disponible y relativamente fácil
de manipular (Gontard y Guilbert, 1992). La amilosa es el compuesto responsable
de la formación de recubrimientos en el almidón y su uso para tal fin se ha
extendido en los últimos años. Los recubrimientos elaborados con este material
presentan baja permeabilidad al oxígeno (Donhowe y Fennema, 1994). García y
col. (1998) trabajaron con recubrimientos de almidón con alto contenido en
amilosa para el recubrimiento de fresas (Fragaria ananassa) logrando extender la
vida útil de las frutas con disminución del proceso de senescencia, mantenimiento
de la firmeza y reducción de la pérdida de peso durante el almacenamiento.
iv.
Mucílago
Los mucílagos son polisacáridos heterogéneos, formados por diferentes
azúcares y en general ácidos urónicos. Se caracterizan por formar disoluciones
coloidales viscosas: geles en agua. Los mucílagos son constituyentes normales de
las plantas y su uso en el recubrimiento de frutas cortadas no ha sido muy
estudiado. Investigaciones recientes han demostrado que el gel proveniente de la
planta de sábila (Aloe vera) puede prolongar la conservación de productos frescos.
De la planta de sábila se puede extraer un gel cristalino (mucílago) el cual está
libre de aromas y sabores (Ni y col. 2004). Serrano y col. (2006) emplearon un gel
elaborado a partir de Aloe vera para el recubrimiento de uvas de mesa,
observando una extensión de la vida útil de las frutas de hasta 35 días comparado
con uvas sin recubrir. Además, dicho recubrimiento permitió retener la
concentración de ácido ascórbico de las uvas. Por su parte, Martínez-Romero y
col. (2006) estudiaron el efecto del Aloe vera en el recubrimiento de cerezas
observando una disminución de los diferentes parámetros responsables de la
pérdida de calidad de la fruta, además de excelentes propiedades sensoriales de
los recubrimientos.
13
Otro
mucílago
recientemente
empleado
en
la
elaboración
de
recubrimientos comestibles es el extraído de cactus. Este tipo de mucílago tiene la
capacidad de absorber grandes cantidades de agua, disolverse y dispersarse por
sí mismo y formar soluciones viscosas (Domínguez-López, 1995).
v.
Quitosano
Este polisacárido de alto peso molecular, normalmente obtenido por
deacetilación alcalina de la quitina proveniente de crustáceos, es ampliamente
utilizado como recubrimiento comestible (Jiang y Li, 2001; Zhang y Quantick,
1998). Este tipo de recubrimiento es efectivo en prolongar la vida útil y mejorar la
calidad de frutas cortadas ya que presenta una alta permeabilidad selectiva frente
a los gases, una ligera resistencia al vapor de agua, además de poseer
propiedades antifúngicas (Krochta y Mulder-Johnston, 1997). La efectividad del
quitosano ha sido probada en rodajas de mango por Chien y col. (2007) quienes
observaron una menor deshidratación de los trozos de fruta recubiertos además
del mantenimiento del color y sabor original. Del mismo modo, Assis y Pessoa
(2004) evaluaron las propiedades de recubrimientos de quitosano aplicados en
rodajas de manzana, observando que dicho recubrimiento era efectivo previniendo
la pérdida de peso, además de ser un excelente recubrimiento antifúngico.
vi.
Alginato
El alginato, es un polisacárido derivado de algas marrones de origen
marino (Phaeophyceae), se encuentra formando parte de la pared celular de las
algas, de forma análoga a la celulosa y pectina en la pared celular de las plantas
terrestres (Mancini y McHugh, 2000) El ácido algínico es un co-polímero insoluble
y de bajo peso molecular de los ácidos gulurónico y manurónico, pero sus sales de
metales alcalinos son solubles en agua y forman geles rápidamente en presencia
de calcio, los cuales presentan buenas características para ser empleados como
14
películas comestibles. Las propiedades gelificantes del alginato se deben a su
capacidad de formar enlaces con iones divalentes como el calcio.
Entre los polisacáridos, el alginato constituye uno de los biopolímeros más
usados debido a unas propiedades coloidales únicas y a su habilidad para formar
geles fuertes o polímeros insolubles al reaccionar con cationes metálicos
polivalentes como el calcio (King, 1983; Rhim, 2004).
vii.
Carragenatos
El carragenato es una mezcla compleja de polisacáridos extraídos de
distintas especies de algas marinas (Nísperos-Carriedo, 1994). Como la mayoría
de sustancias compuestas obtenidas de la naturaleza mediante alguna forma de
extracción, es posible encontrar productos con una gran heterogeneidad, pero
generalmente presenta buenas propiedades para formar geles además de poder
actuar como agente estabilizante o emulsionante. Su empleo en la conservación
de mitades de pomelo ha sido ya objeto de una patente (Bryan, 1972), con el fin
de reducir los fenómenos de deshidratación y pérdidas de líquido, así como de
conservar sus propiedades organolépticas intactas. Lee y col. (2003) consiguieron
reducir la respiración de rodajas de manzana y mejorar el efecto antioxidante de
distintos agentes contenidos en una matriz comestible con un 0.5% de
carragenato. Sin embargo, se observó un efecto perjudicial sobre la textura de los
trozos de fruta, atribuible a la hidrólisis ácida producida por los ácidos pécticos.
Los efectos beneficiosos del empleo de carragenatos en productos vegetales
frescos cortados, al igual que para la mayor parte de hidrocoloides, pueden
potenciarse mediante la adición de otras sustancias de naturaleza hidrófoba
(Wong y col. 1994b).
B.
Nopal
La familia Cactaceae, es endémica del continente Americano, donde por
lo general crece en regiones áridas y semiáridas (Flores-Valdez y col. 1995). En
15
nuestro país se han identificado del género Opuntia 5 subgéneros, 17 series y 104
especies de las cuales se utilizan 63 como forraje, 5 para fruta y como nopal
verdura se han identificado O. ficus indica, O. robusta y O. amylacea (FloresValdez 1999). Además, se han difundido a África, Asia, Europa y Oceanía donde
también se cultivan o se encuentran en forma silvestre.
La taxonomía de los nopales es sumamente compleja debido a múltiples
razones, entre otras porque sus fenotipos presentan gran variabilidad según las
condiciones ambientales, se encuentran frecuentemente casos de poliploidía, se
reproducen
en forma
sexual o
asexual y existen
numerosos híbridos
interespecíficos. Distintos autores presentan variaciones en la colocación
taxonómica de los nopales dentro de la familia Cactaceae (p. ej., Scheinvar, 1999;
GRIN, 2005).
El nombre científico le fue asignado por Tournefort en 1700, por su
semejanza con una planta espinosa que crecía en el poblado de Opus en Grecia
(Scheinvar, 1999; Velásquez, 1998). Esta especie una vez introducida en España
desde México, se distribuyó por toda la cuenca del Mediterráneo. Probablemente
los primeros nopales fueron cultivados cerca de Sevilla o Cádiz, puntos terminales
de los viajes a las Indias (Barbera, 1999). Es así como actualmente existen en
forma silvestre o cultivada en el sur de España, y en toda la cuenca del
Mediterráneo: Francia, Grecia, Italia y Turquía, llegando hasta Israel. Los árabes la
llevaron desde España a África, difundiéndose en Argelia, Egipto, Eritrea, Etiopía,
Libia, Marruecos y Túnez. Sin embargo, su distribución es aún mayor; en el
continente americano, se encuentra desde Canadá a Chile, en Argentina, Bolivia,
Brasil, Colombia, Chile, Estados Unidos de América, México, Perú, y Venezuela y
varios países de América Central y el Caribe; en otros continentes se encuentra en
Angola y Sudáfrica, en Australia y la India, existiendo especies tanto cultivadas
como silvestres. En estos países, se encuentra parte de las más de 5 000 millones
de hectáreas de zonas áridas y semiáridas del planeta y sus pueblos buscan
especies que puedan desarrollarse y prosperar en ese peculiar y restrictivo
hábitat.
16
Uno de sus mayores atractivos es su anatomía y morfología adaptada a
condiciones de fuerte estrés ambiental, por lo que son una alternativa de cultivo
para regiones donde difícilmente crecen otras especies.
Las características de las plantas que las hacen adaptables al medio árido
tienen relación con la conformación de varios de sus órganos. De acuerdo con
Nobel (1998) sus raíces superficiales y extendidas captan el agua de las escasas
lluvias que caen en esos ambientes. Las lluvias aisladas, por otra parte, inducen la
formación de raíces secundarias que aumentan la superficie de contacto con el
suelo lo cual facilita la absorción de agua y nutrientes. Cuando se inicia la sequía,
las raíces comienzan a contraerse de manera radial contribuyendo a disminuir la
pérdida de agua.
Los cladodios son suculentos y articulados, botánicamente llamados
cladodios y vulgarmente pencas. En ellos se realiza la fotosíntesis, ya que los
tallos modificados reemplazan a las hojas en esta función; se encuentran
protegidos por una cutícula gruesa, que en ocasiones está cubierta de cera o
espinas que disminuyen la pérdida de agua. Presentan, además, gran capacidad
para almacenar agua, ya que poseen abundante parénquima; en este tejido se
almacenan considerables cantidades de agua lo que permite a las plantas soportar
largos periodos de sequía. Cabe destacar el papel de los mucílagos -hidrocoloides
presentes en este tejido, que tienen la capacidad de retener el agua (Nobel y col.
1992).
1.
Distribución y producción del nopal en México
Las nopaleras, en su mayoría silvestres, se localizan en regiones de
suelos pobres y/o zonas áridas o semiáridas de los Estados de Sonora, Baja
California, Baja California Sur, Sinaloa; así como en territorios de Chihuahua,
Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas, Durango, Zacatecas, San Luis Potosí, Jalisco,
Guanajuato, Querétaro e Hidalgo. Estas nopaleras son generalmente utilizadas
como forraje para el ganado. Las especies dominantes en estas regiones son
Opuntia tomentosa Salm-Dyck, Opuntia strepthacantha Lem., Opuntia leucotricha
17
DC y Opuntia robusta Wendl. Algunas variedades, especificamente, de O.
tomentosa Salm-Dyck se extienden hacia el sur de la República Mexicana a través
de Guanajuato, Querétaro e Hidalgo, hasta llegar al Valle de México y se les
conoce localmente como “nopales chamacueros” o “nopales chamacueritos”
(Calderón y col. 2001).
En el D.F. y específicamente en la delegación Milpa Alta, se encuentra la
zona de mayor producción de nopalitos a nivel nacional. Los buenos productores
de esta zona alcanzan a producir hasta 90 Ton/Ha al año. (Flores-Valdez, 2001).
En el Cuadro 2.2., se muestra la superficie, rendimiento y producción de nopalitos
por entidad federativa.
La demanda de nopalitos en México es alta. Se considera que el consumo
per cápita anual es superior a 3 kg. Esta demanda es relativamente homogénea
durante todo el año, sólo con aumentos en cuaresma y navidad. En cambio entre
los Estados esta demanda es muy heterogénea, siendo el consumo mucho mayor
en los Estados del centro del país, inferior en los del norte y casi nulo en las
costas y regiones tropicales (Flores-Valdez, 2001). De la misma manera, la oferta
se concentra en los Estados del centro y a nivel estacional durante la primavera y
el verano, provocando una saturación de los mercados y una consecuente
disminución de los precios de esta hortaliza. Por ejemplo, en 1998 (en este año,
un dólar EU equivalía a $9.50) en la Central de Abastos del D. F., un kilo de
nopalitos costaba aproximadamente $1.40 en los meses de marzo y abril, mientras
que en los meses de noviembre y diciembre este precio alcanzó de $5.64 a $6.00
(Servicio Nacional de Información de Mercados, 1998).
18
Cuadro 2. 2. Superficie, producción y rendimiento de nopalitos por entidad
federativa.
Entidad
Superficie
Producción
Rendimiento
(ha)
(ton*1000)
(ton/ha)
Distrito Federal
5 440
326.4
60
Morelos
1 000
70.0
70
Jalisco
1 000
60.0
60
Puebla
600
24.0
40
Baja California
450
27.0
60
San Luis Potosí
350
10.5
30
Michoacán
320
10.5
35
Tamaulipas
300
9.0
30
Guanajuato
280
9.8
35
México
200
6.0
30
Nuevo León
120
7.2
60
Oaxaca
100
6.0
60
Aguascalientes
80
2.4
30
Zacatecas
75
2.25
30
Hidalgo
60
2.4
40
Tlaxcala
45
1.125
25
Querétaro
35
0.7
20
Sonora
20
1.6
80
Durango
15
0.3
20
Otros
10
0.1
10
Total
10 500
557.075
55
Flores-Valdez (2001).
Como la producción, particularmente de nopal verdura, se maximiza en
los meses de alta temperatura y humedad ambiental (de abril a junio) su precio
disminuye a tal grado que los agricultores dejan de cosechar o bien incorporan
este producto al suelo de la plantación como materia orgánica. Al reducirse la
oferta en invierno, los precios se incrementan y las ganancias del año se pueden
obtener durante este periodo. Adicionalmente, los cladodios maduros no son aptos
para el consumo humano, lo que limita enormemente las alternativas de
19
comercialización tanto de nopales cultivados como de la recolección que podría
llevarse a cabo en las grandes nopaleras silvestres que forman parte del paisaje
natural de los Estados de México, Zacatecas, San Luis Potosí, etc. De hecho,
específicamente en las plantaciones comerciales, la cosecha de nopalitos debe
realizarse aún cuando éstos no logren venderse ya que, de lo contrario, el trazo de
las mismas tendería a deformarse y el uso de insumos sería mucho mayor. Esta
actividad representa un gasto inútil cuya única ventaja es, como ya se ha
mencionado, la reincorporación de materia orgánica al suelo, previa trituración del
producto cosechado (Piña-Luján, 1970; Pimienta-Barrios, 1990; GranadosSánchez y col. 1997).
2.
Usos y propiedades alimenticias del nopal
El nopal ha sido uno de los alimentos que ha tenido un papel muy
importante en México tanto económico como social, ha sido utilizado como fuente
de alimento, remedio y materia prima para la construcción de viviendas (Granados
y col. 1991; Mizrahi y col. 1997; Pimienta-Barrios, 1993a; Sáenz, 2000; Velázquez,
1998).
Es uno de los alimentos de mayor consumo por la población mexicana, se
emplea como fruto, hortaliza y forraje. El nopal forma parte de la cocina tradicional
de nuestro país, el contenido nutrimental es aceptable, además de ser una fuente
de divisas para México (Pimienta-Barrios, 1993b; Rodríguez y Cantwell, 1988).
Uno de los usos más importantes que se le da al nopal en el país es como
alimento para ganado, además de ser barato para las regiones desérticas o de
una agricultura escasa (Flores- Valdez y col. 1997; Fuentes-Rodríguez, 1997;
Rodríguez Salazar y col. 1999; Nobel, 2001).
El nopal ha tenido una gran importancia en la producción de pigmentos
naturales a partir del cultivo de la grana, esta producción se lleva a cabo en
distintos lugares del mundo (Pimienta-Barrios, 1993b; Flores-Valdez y col. 1995).
En el área de la industria tiene diversas aplicaciones, en alimentos se
procesa en salmuera y escabeche, en el área de cosméticos se utiliza para la
20
fabricación de jabones, cremas, shampoo y enjuagues mientras que en la
construcción, el mucílago de nopal se utiliza como fijador de pinturas (FloresValdez y col. 1995;
Mizrahi y col. 1997; Saenz, 2000; Majdoub y col. 2001
Alvarado y Díaz, 2003; Hernández y Serrano, 2003;).
Con la variedad de tecnologías disponibles se pueden obtener una amplia
gama de productos tanto de la tuna como de los nopales tiernos o maduros. Una
de las tecnologías más antiguas y quizá más fácil de implementar y de menor
costo es la deshidratación; la tuna no suele consumirse deshidratada, sin
embargo, la pulpa de la tuna se puede deshidratar en capas finas (láminas o
pieles), quitando previamente las semillas de modo de tener un producto
masticable, natural; estas láminas consumidas en los países árabes y en los
Estados Unidos de América, entre otros, se ofrecen en el mercado elaboradas a
partir de diferentes frutos (damascos, cerezas, fresas y bayas en general). Son
productos más atractivos que se han desarrollado a partir de la pulpa de tuna, si
bien no se han llevado aún a escala industrial (Sepúlveda y Sáenz, 1988;
Sepúlveda y col. 2003c).
La mermelada de tuna se encuentra también entre los productos
concentrados; éstas son producidas en Argentina, Estados Unidos de América,
Italia y México; recientemente se ha iniciado su producción industrial en Chile.
También se elaboran mermeladas de nopal y jaleas de tuna; estas últimas se
producen a nivel comercial en Estados Unidos de América, Italia y México, tanto a
partir de tunas como de nopalitos. En Estados Unidos de América se
comercializan también caramelos masticables de diversos colores (cactus pear
jelly candies) elaborados con el jugo de frutas (Corrales y Flores, 2003).
Los jarabes o arropes se utilizan para acompañar postres; se elaboran en
Argentina, Estados Unidos de América y otros países. El llamado «queso» de tuna
es el producto concentrado, más importante, de la industrial artesanal de la tuna
de México; se elabora con Opuntia streptacantha y se considera un producto de
humedad intermedia, que se conserva bien a temperatura ambiente y se
comercializa solo o, para obtener otro sabor, con piñones, cacahuetes o nueces.
(López y col. 1997; Corrales y Flores, 2003).
21
3.
Mucílago
Un producto que está cobrando interés desde el punto de la investigación
médica y que también podría tenerlo para el sector industrial, son los hidrocoloides
o mucílagos que se pueden extraer de las pencas y de las cáscaras de los frutos
de los nopales. Hasta ahora las metodologías puestas a punto son complejas y
costosas y los rendimientos logrados son bajos; sin embargo, el interés
despertado en la industria de suplementos alimenticios para elaborar extractos
protectores de la mucosa gástrica, entre otros productos, hace pensar que tiene
cierto futuro (Sáenz, 1998).
a.
Definición
El mucílago es un complejo polimérico de sustancias naturales de
carbohidratos, con ramas altamente estructuradas (McGarvie y Parolis, 1981;
Medina-Torres y col. 2000, 2003; Goycoolea y Cárdenas, 2004; Matsuhiro y col.
2006), que contienen varias proporciones de L-arabinosa, D-galactosa, L-ramnosa
y D-xylosa, como abundante ácido galacturónico en diferentes proporciones. La
estructura del mucílago está pensada como dos fracciones distintivas solubles en
agua (agua-soluble). La primera es una pectina con propiedades gelificantes con
Ca2+, y la otra es un mucílago sin propiedades gelificantes (Goycoolea y
Cárdenas, 2004). Majdoub y col. (2001) reportaron que en Opuntia ficus indica la
fracción de polisacáridos solubles en agua incrementa las propiedades en niveles
del 10% del material soluble en agua.
b.
Características generales del mucílago del nopal
En el Reino vegetal son comunes los polisacáridos capaces de formar
geles en presencia de agua, por ejemplo aquellos provenientes de algunas plantas
superiores, como los cítricos y las rosáceas, y el de algunos alginatos o agares de
ciertas especies de algas. Estos compuestos han sido estudiados con gran detalle
22
y actualmente son bien conocidas sus propiedades bioquímicas, reológicas y
funcionales. En contraste, los mucílagos, otro caso de compuestos con potencial
para producir geles, han sido poco estudiados. El mucílago es una sustancia
pegajosa, gelatinosa y absorbente de agua. Su naturaleza química en general es
comparable con las regiones ramificadas de las moléculas de pectina; como
complejo polisacárido posee características biofísicas que son deseables para la
industria cosmética y de alimentos, principalmente como agente estabilizante
alimentario (Cárdenas, 1997). La composición química del mucílago de varias
especies de Opuntia ha sido objeto de numerosos estudios, varios de los cuales
ofrecen resultados contradictorios. En algunos casos el mucílago ha sido
considerado inicialmente como un polisacárido neutro, constituido principalmente
de residuos de D-galactosil y L-arabinosil. (McGarvie y Parolis, 1978). Otros han
reportado que este mucílago es ácido, compuesto de L-arabinosa, D-galactosa, Lramnosa y ácido galacturónico (Habibi y col. 2004). Medina-Torres y col. (2000)
encontraron que la composición glucídica de este compuesto consiste en términos
aproximados en 47% de arabinosa, 23% de xylosa, 18% de galactosa, 7% de
ramnosa y 5% de ácido galacturónico, respecto al peso molecular de este
polímero. A nivel fisiológico, las razones que explican la presencia de estos
mucílagos en los nopales es proporcionar una protección a la planta contra la
sequía (Trachtenberg y Mayer, 1981) y contra las bajas temperaturas (Nobel y col.
1992).
El mucílago del nopal se encuentra específicamente entre los espacios
intercelulares del conjunto de células que forman el clorénquima de los cladodios;
sin embargo, Nobel, y col. (1992) encontraron que este polímero es más
abundante entre las células del parénquima. Así, de acuerdo con estos autores, en
Opuntia acanthocarpa Salm-Dyck y Opuntia basilaris Lehm, el contenido promedio
de mucílago es de alrededor de 23% y 28% en peso seco, en el clorénquima y
parénquima, respectivamente.
La estructura primaria del mucílago de nopal es de forma lineal y está
compuesta por cadenas de moléculas de ácido β-D-galacturónico unidas mediante
enlaces α-(1,4). Esto explicaría el comportamiento filamentoso de soluciones
23
acuosas de este compuesto, comúnmente conocidas como “baba” de nopal. De
cuando en cuando, este polímero presenta moléculas de L-ramnosa unidas por
enlaces α-(1,2) a la cadena de ácido β-D-galacturónico. Del átomo de oxígeno
ligado al carbono 4 [O(4)] de estas últimas moléculas se desprenden regularmente
trisacáridos de D-galactosa unidos por enlaces β-(1,6). Además, los trisacáridos
de D-galactosa se ramifican algunas veces a partir de la posición O(3) o
simultáneamente de la O(3) y O(4). La composición de estas ramificaciones es
muy variada, pero es común que estén compuestas de disacáridos o trisacáridos
formados por arabinosa y/o xilosa (Cárdenas y col. 1997).
Medina-Torres y col. (2000) demostraron también que una solución
acuosa de mucílagos provenientes de nopales tiernos tiene un comportamiento
reológico no newtoniano de tipo pseudo-plástico. De hecho, estas soluciones
presentan una gran elasticidad, similar a la que confieren polímeros sintéticos
como el poli-isobutileno. A concentraciones de 10%, el comportamiento reológico
del mucílago es similar al de una solución acuosa de goma xantana al 3%.
Las cantidades y características de los mucílagos presentes en los
nopales son muy variables y es posible que dependan de factores tales como la
especie, la madurez de sus cladodios y el clima. Así, en 1992, Nobel y col.
encontraron que la materia seca de los cladodios maduros de las especies O.
basilaris Lem y O. acanthocarpa Salm-Dyck contenía 19 y 35% de estos
mucílagos, respectivamente. Por su parte, Paulsen y Lund (1979) encontraron que
los cladodios de la especie O. ficus-indica Mill sólo contenían 0.3%. Asimismo,
Goldstein y Nobel (1991), citados por Nobel y col. (1992), establecieron que la
aclimatación a las bajas temperaturas causa en O. ficus-indica Mill un incremento
de hasta 30% en su contenido de estos compuestos.
Las características moleculares de los mucílagos dependen también del
tipo de técnica mediante el cual hayan sido aislados. Medina-Torres y col. (2000),
por ejemplo, encontraron en sus experimentos que el peso molecular del mucílago
de O. ficus-indica Mill es de 23 kg/mol. Este valor es completamente diferente al
reportado por Trachtenberg y Mayer (1981), quienes determinaron un peso
molecular de 4300 kg/mol, mediante ultracentrifugación de una muestra. En
24
términos generales, se considera que la mayor concentración de mucílago se
encuentra en cladodios que tienen uno o más años de vida y que están adaptados
a condiciones de bajas temperaturas.
C.
Fresa
La fresa pertenece a la familia Rosaceae y al género Fragaria. Es un
producto altamente perecedero, con una vida poscosecha relativamente corta,
donde mayoría de las pérdidas que se producen durante su distribución y
almacenamiento se deben a alteraciones microbianas.
La aceptación de la fresa para su consumo está dada por su calidad, la
cual está en función de su apariencia (distribución e intensidad del color rojo,
tamaño y forma de la fruta, ausencia de defectos y enfermedades) firmeza, sabor
y valor nutricional.
Las frutas y las hortalizas son productos altamente perecederos. Estas
pérdidas ascienden a más del 40 por ciento en las regiones tropicales y
subtropicales (FAO, 1995 a, b). Las pérdidas también ocurren durante la vida útil y
la preparación en el hogar y en los servicios de comida. Más aún, en los países en
desarrollo la producción de productos frutihortícolas para el mercado local o la
exportación es limitada debido a la falta de maquinaria y de infraestructura. La
reducción de las altas pérdidas de frutas y hortalizas requiere la adopción de
varias medidas durante la cosecha, el manipuleo, el almacenamiento, el envasado
y el procesamiento de frutas y hortalizas frescas para obtener productos
adecuados con mejores propiedades de almacenamiento.
1.
Generalidades
La fresa pertenece a la familia Rosáceae y al género Fragaria. La
descripción que se hace a continuación, se refiere a la función evolutiva de sus
órganos. Figura 5: raíces (1), tallo (2), estolones (3), hojas (4), flores (5) y semillas.
25
5
3
4
2
1
Figura 2.1. Taxonomía de la Fresa.
a.
Historia de la fresa
La fresa es nativa de las regiones templadas de todo el mundo y se
cultiva en grandes cantidades, tanto con fines comerciales como por parte de
horticultores aficionados. Las flores blancas se organizan en cimas y tienen cáliz
de cinco piezas hendidas, cinco pétalos redondeados, numerosos estambres y
pistilos. El fruto es el resultado de la agregación de muchos carpelos secos
diminutos, sobre un receptáculo pulposo de color rojo escarlata.
Contiene gran cantidad de ácidos orgánicos y vitamina C, sustancias
minerales y azúcares, por lo que es muy apreciado por su sabor y sus
aplicaciones en medicina. Todas las fresas cultivadas se obtuvieron a partir de
cuatro especies principales. La primera de ellas, la fresa silvestre o de bosque, es
una especie memoral frágil nativa de las montañas de América y las Antillas. La
fresa escarlata o fresa de Virginia, es nativa del este de América del Norte y se
introdujo en Europa durante el siglo XVII. La fresa de playa o fresa de Chile,
26
procede de las regiones montañosas del hemisferio occidental. La última especie
se parece a la fresa silvestre común, en Europa central se dio origen por
hibridación a las variedades europeas de frutos más gruesos llamados fresones.
b.
Particularidades de la fresa
Pierden la textura cuando se congelan, aunque conservadas de esta
manera se usan en una gran variedad de postres.
Contienen vitamina E, C, betacarotenos, folatos, potasio y fibra.
Ayudan a eliminar el ácido úrico.
Como mascarillas faciales son excelentes para limpiar y purificar la piel.
El Cuadro 2. 3., nos muestra el valor nutricional de la fresa.
Cuadro 2. 3. Valor nutricional de la fresa.
Información nutricional
Ración: 9 fresas
(140 g)
Energía (Kcal)
48
Carbohidratos
13 g
Fibra
3.5 g
Azúcares
8.2 g
Proteínas
1g
Fuente: Kader, 1991.
2.
Cultivares
Desde un punto de vista agronómico, los cultivares de la fresa se pueden
clasificar en tres grupos: reflorecientes o de día largo, no reflorecientes o de día
corto y remontantes o de día neutro. La floración en los dos primeros casos se
induce por un determinado fotoperiodo, mientras que este factor no interviene en
el tercero. En cualquier caso, no sólo influye el fotoperiodo, sino las temperaturas
y horas de frío que soporta la planta.
27
a.
Variedades de la fresa
Se conocen en el mundo más de 1000 variedades de fresa, producto de
la gran capacidad de hibridación que presenta la especie. A continuación se
mencionan algunas de las variedades:
i.
Camarosa
Es una variedad de día corto que presenta un fruto grande, muy precoz,
de color rojo brillante externamente, interior muy coloreado y de buen sabor y
firmeza. Esta variedad es originada en la Universidad de California. Su densidad
es de 5 plantas por metro.
ii.
Tudla
Esta variedad se caracteriza por su buena aptitud para el transporte, así
como su resistencia a la clorosis férrica, por lo que resulta útil en zonas que
presentan problemas de aguas salinas. La planta es vigorosa de follaje erecto,
producción precoz, frutos grandes, aromáticos, alargados, de color rojo intenso,
tanto externa como internamente. Su productividad es elevada y se adapta bien
tanto a la plantación con planta fresca en zonas cálidas, como a la plantación con
planta frigo conservada en zonas de invierno frío.
iii.
Oso Grande
Variedad californiana, cuyo inconveniente es la tendencia del fruto al
rajado. No obstante presenta buena resistencia al transporte y es apto para el
mercado en fresco. De color rojo anaranjado, forma de cuña achatada, calibre
grueso y buen sabor. La planta es vigorosa y de follaje oscuro. En zonas cálidas
bajo protección de plástico, se trasplanta con plantas producidas en viveros de
altitud durante octubre para producción a finales de invierno. En zonas de invierno
28
frío, el trasplante se realiza durante el verano para producción en el año siguiente
a principios de primavera. La densidad de plantación es normalmente de 6 a 7
plantas por metro, colocadas en caballones cubiertos de plásticos, con riego
localizado y líneas pareadas.
iv.
Cartuno
Fruto de forma cónica perfecta, con calibre uniforme, color rojo brillante,
sabor azúcarado, ligeramente más precoz que Oso Grande, con curva de
producción homogénea durante toda la campaña. Bien adaptada a plantaciones
de otoño y de verano. Resistente a la clorosis férrica. La Planta es vigorosa, de
follaje importante, con flores destacadas del mismo.
v.
Carisma
Variedad muy vigorosa y rústica, capaz de adaptarse a todo tipo de
suelos y climas, precoz y muy productiva. El fruto es de forma cónica, a veces
acostillada, de gran tamaño y color rojo suave. Se recomienda para plantación en
otoño como planta fresca y en verano como planta frigoconservada.
vi.
Reina de los valles
Es la variedad de fresa predominante en el mercado español. Son frutos
diminutos de color rojo blanquecino a rojo brillante, con suculenta pulpa de sabor
dulce y aromática.
vii.
Irwing
Son de forma redondeada, achatada por el pedúnculo y de color rojo
mate.
29
viii.
Pájaro
Variedad de forma cónica, firme, de pulpa consistente y color rojo
uniforme y brillante. Posiblemente esta sea la variedad con mejor sabor de todas
las comercializadas.
ix.
Selva
Se consideran las fresas de verano, ya que suelen aparecer en el
mercado a mediados de julio y duran hasta finales de septiembre.
Otras variedades de fresa son la Tioga, Fresno, Talismán, Chandler y
Douglas.
b.
Fisiología del desarrollo
Verano: periodo con influencia de días largos y temperaturas elevadas, la
planta crece y se multiplica vegetativamente por emisión de estolones.
Otoño: con incidencia de días cortos y temperaturas descendentes, se da
un crecimiento con acumulación de reservas en las raíces. Comienza la
iniciación floral y la latencia de la planta.
Invierno: periodo de días cortos y bajas temperaturas en el que se produce
una paralización del crecimiento, hasta que la planta acumula el frío
necesario y sale de la latencia.
Primavera: con la elevación de las temperaturas y el alargamiento
progresivo de los días, aparece una reanudación de la actividad vegetativa,
floración y fructificación, aumentando con la longitud del día.
La fresa necesita acumular una serie de horas frío, con temperaturas por
debajo de para dar una vegetación y fructificación abundante. Aunque este
requerimiento de frío es muy variable según los cultivares, es muy importante
determinar el frío requerido para cada variedad, debido a que insuficiente cantidad
del mismo origina un desarrollo débil de las plantas, que dan frutos blandos y de
vida comercial reducida; al igual que un exceso de frío acumulado por otra parte,
30
da lugar a producciones más bajas, un gran crecimiento vegetativo y la aparición
de estolones prematuros.
c.
Exigencias climáticas
La fresa es un cultivo que se adapta muy bien a muchos tipos de climas.
Su parte vegetativa es altamente resistente a heladas, llegando a soportar
temperaturas de hasta – 20 ºC, aunque los órganos florales quedan destruidos
con valores algo inferiores a 0 ºC. Al mismo tiempo son capaces de sobrevivir a
temperaturas de hasta 55 ºC. Los valores óptimos para una fructificación
adecuada se sitúan en torno a los 15 a 20 ºC temperatura media anual.
Temperaturas por debajo de 12 ºC durante el cuajado dan lugar a frutos
deformados por el frío, en tanto que un tiempo muy caluroso puede originar una
maduración y coloración del fruto muy rápida, lo cual le impide adquirir un tamaño
adecuado para su comercialización.
f.
Plagas y Enfermedades
i.
Thrips (Frankliella occidentalis)
Dañan con su estilete las flores y los frutos, llegando a deformarlos como
reacción a su saliva tóxica. Debe prevenirse su ataque atendiendo al número de
formas móviles por flor, suelen aparecer con tiempo seco, aumentando su
población con la elevación de las temperaturas.
Se conocen depredadores naturales efectivos de Thrips, como son Orius
sp. y Aléothrips intermedius.
31
ii.
Araña roja (Tetranychus urticae Koch)
Este ácaro, de cuerpo globoso y anaranjado en estado adulto, es una de
las plagas más graves de la fresa. Inverna en plantas espontáneas o en hojas
viejas de la fresa para atacar a las hojas jóvenes con la llegada del calor.
Su control químico es muy difícil por la rápida inducción de resistencia a
los productos utilizados, así como por los problemas de residuos en frutos.
iii.
Podredumbre gris (Botrytis cinérea /Scierotinia Fuckeliana)
Se desarrollan favorablemente en condiciones de alta humedad relativa y
temperaturas entre los 15 y 20 ºC. La diseminación se realiza por medio de
esporas, ayudándose de la lluvia o el viento.
iv.
Oidio (Oidium Fragariae)
Se manifiesta como una pelusa blanquecina sobre ambas caras de la
hoja. Prefiere las temperaturas elevadas, de 20 a 25 ºC y el tiempo soleado,
deteniendo su ataque en condiciones de lluvia prolongada. Persiste durante el
invierno en estructuras resistentes como peritecas.
v.
Mancha púrpura (Mycosphaerella fragariae)
Aparece como una mancha circular de 2 a 3 mm de diámetro sobre la
hoja. Se dispersa por medio de ascosporas y de esporas, con temperaturas
suaves y alta humedad relativa.
32
e.
Hongos del suelo
Son varios los hongos que afectan a la planta desde su sistema radical o
zona cortical del cuello, entre éstos se tiene Fusarium sp., Pytophtora sp.,
Rhizoctonia sp., Rhizopus sp., Pythium sp., Cladosporium sp., Alternaria sp. y
Penicillium sp.
En caso de no practicarse una fumigación previa al suelo, el cultivo se
expone en gran medida al ataque de estos hongos parásitos, pudiendo llegar a ser
dramáticas las consecuencias.
f.
Bacterias (Xanthomas fragariae)
Ataca principalmente a la hoja, dando lugar a manchas aceitosas que se
van uniendo y progresando a zonas necróticas. Se ve favorecida por temperaturas
diurnas de alrededor de y elevada humedad ambiental.
3.
Propiedades nutritivas
Las fresas y los fresones son frutas que aportan pocas calorías y cuyo
componente más abundante, después del agua, son los hidratos de carbono
(fructosa, glucosa y xilitol). Destaca su aporte de fibra, que mejora el tránsito
intestinal. En lo que se refiere a otros nutrientes y compuestos orgánicos, las
fresas y los fresones son muy buena fuente de vitamina C y ácido cítrico (de
acción desinfectante y alcalinizadora de la orina, potencia la acción de la vitamina
C), ácido salicílico (de acción antiinflamatoria y anticoagulante), ácido málico y
oxálico, potasio y en menor proporción contienen vitamina E, que interviene en la
estabilidad de las células sanguíneas y en la fertilidad. La vitamina C tiene acción
antioxidante, al igual que la vitamina E y los flavonoides (antocianos), pigmentos
vegetales que le confieren a estas frutas su color característico. La vitamina C
interviene en la formación de colágeno, huesos y dientes, glóbulos rojos y
favorece la absorción del hierro de los alimentos y la resistencia a las infecciones.
33
El ácido fólico interviene en la producción de glóbulos rojos y blancos, en la
síntesis material genético y la formación anticuerpos del sistema inmunológico. El
potasio es necesario para la transmisión y generación del impulso nervioso, para
la actividad muscular normal e interviene en el equilibrio de agua dentro y fuera de
la célula.
A estas frutas se les atribuye diversas propiedades, sobre todo por su
abundancia de vitamina C, presente en mayor cantidad que los cítricos. Una
persona adulta sana necesita 60 miligramos al día de vitamina C y 100 gramos de
fresas o fresones satisfacen la totalidad de las recomendaciones. Este nutriente
posee una comprobada acción antioxidante, al igual que los antocianos y la
vitamina E presentes en las fresas y fresones. Los antioxidantes bloquean el
efecto dañino de los denominados "radicales libres". La respiración en presencia
de oxígeno es esencial en la vida celular de nuestro organismo, pero como
consecuencia de la misma se producen unas moléculas, los radicales libres, que
ocasionan a lo largo de la vida efectos negativos para la salud a través de su
capacidad de alterar el ADN (los genes), las proteínas y los lípidos o grasas
("oxidación"). En nuestro cuerpo existen células que se renuevan continuamente
(de la piel, del intestino) y otras que no (células del hígado). Con los años, los
radicales libres aumentan el riesgo de que se produzcan alteraciones genéticas
sobre las primeras, favoreciendo el desarrollo de cáncer o bien, reducen la
funcionalidad de las segundas, lo que es característico del proceso de
envejecimiento. Existen determinadas situaciones que aumentan la producción de
radicales libres, entre ellos: el ejercicio físico intenso, la contaminación ambiental,
el tabaquismo, las infecciones, situaciones de estrés, dietas ricas en grasas y la
sobre exposición a las radiaciones solares. La relación entre antioxidantes y
enfermedades cardiovasculares, es hoy una afirmación bien sustentada. Se sabe
que es la modificación del llamado "mal colesterol" (LDL-c), la que desempeña un
papel fundamental tanto en la iniciación como en el desarrollo de la aterosclerosis
(enfermedad que consiste en un engrosamiento y dureza anormal de las cubiertas
internas de los vasos sanguíneos, debido a un depósito de material graso y
células, que impide o dificulta el paso de la sangre). Los antioxidantes pueden
34
bloquear los radicales libres que modifican el llamado colesterol malo,
contribuyendo a reducir el riesgo cardiovascular y cerebrovascular. Por otro lado,
los bajos niveles de antioxidantes constituyen un factor de riesgo para ciertos tipos
de cáncer y de enfermedades degenerativas.
a. Vitaminas
La vitamina C tiene además la capacidad de favorecer la absorción del
hierro de los alimentos, por lo que mejora o previene la anemia ferropénica y
mejora la resistencia a las infecciones. Existen ciertas situaciones vitales en las
que las necesidades orgánicas de vitamina C están aumentadas, tales como:
embarazo, lactancia, tabaquismo, empleo de ciertos medicamentos, estrés y
defensas disminuidas, práctica deportiva intensa, cáncer, Sida y enfermedades
inflamatorias crónicas. En estos casos, el consumo de fresas y fresones u otras
frutas ricas en vitamina C está especialmente indicado.
Por su abundancia de ácido fólico o folatos, vitamina imprescindible en los
procesos de división y multiplicación celular que tienen lugar en los primeros
meses de gestación, su consumo resulta adecuado o interesante para las mujeres
embarazadas para prevenir la espina bífida, alteración en el desarrollo del sistema
nervioso (tubo neuronal) del feto.
b.
Minerales
Debido a su elevado contenido de potasio y bajo en sodio, resultan muy
recomendables para aquellas personas que sufren de hipertensión arterial o
afecciones de vasos sanguíneos y corazón. No obstante, su consumo deberán
tenerlo en cuenta las personas que padecen de insuficiencia renal y que requieren
de dietas especiales controladas en este mineral. Sin embargo, a quienes toman
diuréticos que eliminan potasio y a las personas con bulimia; debido a los
episodios de vómitos autoinducidos que provocan grandes pérdidas de este
mineral, les conviene el consumo de estas frutas.
35
c.
Otros beneficios
Debido a su particular composición, estas frutas poseen un efecto
diurético beneficioso en caso de hiperuricemia o gota y litiasis renal (favorece la
eliminación de ácido úrico y sus sales), hipertensión arterial u otras enfermedades
asociadas a retención de líquidos. Sin embargo, en caso de litiasis renal por
cálculos de oxalato, dado su contenido de ácido oxálico, están desaconsejadas.
Fresas y fresones son una buena fuente de fibra. A este nutriente se le
atribuye un destacado efecto protector del organismo, debido a un mecanismo de
secuestro de sustancias potencialmente nocivas. La fibra "atrapa" determinados
compuestos (ácidos biliares, colesterol...) que son excretados junto con las heces,
lo que beneficia a las personas con hipercolesterolemia o litiasis biliar. También
acelera el tránsito intestinal, reduciendo el tiempo de contacto de algunas de estas
sustancias nocivas con el tejido intestinal, lo que previene o mejora el
estreñimiento y reduce el riesgo de cáncer de colon.
El contenido en salicilato de las fresas y fresones es el responsable de las
reacciones cutáneas (urticaria) que provoca, principalmente a las personas que
tienen alergia a la aspirina (ácido acetilsalicílico).
La fresa es una fruta considerada popularmente como un magnífico
remedio saludable. Linnaeus, el gran botánico sueco, recomendaba su consumo
como tratamiento paliativo para la artritis, la reuma y la gota.
La fresa contiene xilitol, un edulcorante que se usa habitualmente como
sustituto de la sacarosa (azúcar común) y que posee la cualidad de que no es
carcinogénico.
3.
Entorno mundial de la fresa
a.
Principales países productores
Actualmente el mayor productor de fresa en el mundo es Estados Unidos
de América, como lo indican datos emitidos por la Organización de las Naciones
36
Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) en el año 2001. En ese año, la
producción de la frutilla en EUA alcanzó la cifra de 760,000 toneladas métricas.
Con este volumen de producción, Estados Unidos supera en una proporción
mayor al doble al segundo productor de fresa en el mundo que es España, país
que en el mismo año alcanzó un volumen de producción de 326,000 toneladas
métricas.
México resulta ser el séptimo productor mundial de fresa con un monto
total de producción en el año 2001 de 130,688 toneladas métricas, lo cual
representa solamente el 17.2% de lo que es capaz de producir Estados Unidos.
Además, dentro del entorno mundial, México es superado en monto de
producción de fresa además de Estados Unidos y España, por países como
Polonia cuya producción ascendió a 242,118 en el año 2001, Japón, con 208,600
toneladas métricas, Italia con 184,314 toneladas métricas y República de Corea
con 175,000 toneladas métricas. Como se muestra en el Cuadro 2. 4.
Otros países productores de fresa en el mundo son Turquía, Alemania y
Marruecos, que en el año de referencia alcanzaron volúmenes de producción de
117,000; 110, 100 y 90,000 toneladas métricas respectivamente.
37
Cuadro 2. 4. Producción Mundial de Fresa
Principales productores
(Toneladas)
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Estados
Unidos
831,258
862,828
749,510
855,290
944,740
974,500
1,004,169
España
377,527
344,867
314,079
328,700
262,500
282,100
308,000
Rusia (Fed.)
150,000
160,000
175,000
200,000
205,000
215,000
217,000
República
de Corea
152,481
180,501
202,966
209,938
205,427
202,500
200,000
Japón
203,100
205,300
208,600
210,500
202,900
198,200
200,000
Polonia
178,211
171,314
242,118
153,083
131,332
185,583
180,000
Turquía
128,000
130,000
117,000
145,000
145,000
155,000
160,000
Italia
185,852
195,661
184,314
150,890
154,826
167,718
154,495
México
137,736
141,130
130,688
142,245
150,261
150,261
150,261
Alemania
109,194
104,276
110,130
105,297
95,278
119,384
131,915
Fuente: SAGARPA (2006).
b.
Principales países exportadores
El principal exportador en el mundo de fresa es España, que en el año
2001, alcanzó un monto de exportaciones de 212,081 toneladas métricas, lo cual
representa el 65% de su producción total, es decir que de la producción total de
fresa de España solamente el 35% es para consumo interno y el restante se
exporta. Esta cantidad de toneladas métricas exportadas por España en el 2001
supera en una proporción bastante considerable al segundo mayor exportador del
mundo que es Estados Unidos de América.
Estados Unidos pese a ser el mayor productor mundial de fresa,
solamente exporta el 7.7% de su producción, mientras que el restante 92.3% se
consume en el mercado interno. El total de exportaciones de fresa de Estados
Unidos en el 2001 alcanzó la cifra de 58,554 toneladas métricas.
México por su parte ocupa el quinto lugar entre los países con el mayor
monto de exportación de fresa en el mundo, el cual en el 2001 fue de 30,910
38
toneladas métricas, equivalentes al 23.6% de su producción total en el mismo año
lo cual nos indica que poco más de tres cuartas partes de la producción mexicana
de fresa es consumida en el mercado interno.
Otros países exportadores de fresa en el mundo son: Italia y Bélgica que
superan a México en cuanto a monto de exportaciones con 32,975 y 32,572
toneladas métricas respectivamente en el año 2001. Por su parte, países como
Polonia, Francia, Marruecos, Países Bajos y la Federación Rusa también destacan
entre los países exportadores de fresa en el mundo, aunque en un monto menor
que el que lo hace México, lo cual se presenta en el Cuadro 2. 5.
Cuadro 2. 5. Principales Países Exportadores
Número
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
País
España
Estados Unidos de América
Italia
Bélgica
México
Polonia
Francia
Marruecos
Países Bajos
Federación Rusa
Toneladas
212,081
58,554
32,975
32,572
30,910
22,481
18,683
17,824
12,542
7,963
Fuente: SAGARPA (2005).
c.
Principales países importadores
En lo que se refiere a las importaciones, Alemania es el país que más
importa fresa en el mundo, ya que en el 2001 el monto de sus importaciones
medidas en toneladas métricas fue de 143,336, superando a otros países como
Francia y Canadá cuyo monto de importaciones de fresa es también considerable
a nivel mundial, pero inferior al que Alemania reporta. Francia alcanzó en el 2001
un monto de importaciones de 82,293 toneladas métricas, mientras que en
Canadá ese mismo monto fue de 45,524 toneladas métricas.
Un caso paradójico resulta ser Estados Unidos ya que siendo el mayor
productor mundial de fresa, también importa. Estados Unidos alcanzó en el 2001
importaciones de fresa de alrededor de 32,061 toneladas, lo que lo sitúa como el
cuarto mayor importador de fresa en el mundo.
39
Otros países importadores de fresa en el mundo son Reino Unido,
Bélgica, Austria, Italia, Países Bajos, y Suiza cuyas importaciones en el 2001
fueron de 28,493; 26,033; 22,173; 22,750; 12,086 y 10,605 toneladas,
respectivamente. Con las cifras anteriores, se puede ver una clara tendencia de
potenciales consumidores de fresa en el mercado Europeo ya que la mayor parte
de países importadores de fresa se localiza en Europa.
c.
Producción de Fresa en México
En los últimos seis años, la producción de fresa en México presenta
variaciones ya que de una producción de 141,130.22 toneladas producidas en el
2000, para el año 2001 se lograron 130,690 toneladas encontrándose una baja en
la producción, mientras que en el 2002 hubo un alza de producción de 142, 250
toneladas, siguiendo con el 2003 que fue de 150,260 toneladas, en el 2004 se
tubo una producción de 177,230 toneladas, finalmente para el 2005 se reporto una
producción de 128,900 toneladas, observándose una baja drástica en la
producción de 48,330 toneladas en tan solo un año como se presenta en el
Cuadro 2. 6.
Cuadro 2. 6. Producción Nacional de Fresa
Año
Toneladas
2000
141,130
2001
130,690
2002
142,250
2003
150,260
2004
177,230
2005
128,900
Fuente: FAOSTAT (2007)
40
e. Principales Estados Productores
La fresa es una hortaliza que se cultiva en 12 estados de la república, de
las cuáles tres concentran la mayor superficie y producción: Michoacán, Baja
California y Guanajuato. Juntos contribuyen con el 95% del volumen total de la
hortaliza y obviamente en la obtención de los resultados a nivel nacional.
Michoacán es el primer estado y participa con más del 50% de la
superficie sembrada y cosechada y producción del país, dentro de la entidad
destacan 3 zonas de producción el valle de Zamora, – que se considera la región
más productora del país – la región de Panindícuaro y el valle de Maravatío donde
destaca el ejido de Tungareo que ha ido ganando importancia y destina una
superficie de 860 hectáreas para cultivar fresa y presenta producciones de 12,000
toneladas.
Guanajuato es el tercer estado productor del país, participando con el
14,98% de la producción. La región de Irapuato es considerada como la principal
productora de fresa en el estado ya que la superficie sembrada generalmente está
arriba de las 2,000 hectáreas notándose estabilidad año con año y su tasa de
crecimiento anual de 3.97%.
La producción en el estado de Guanajuato muestra fluctuaciones ya que
ha llegado alcanzar volúmenes de producción de hasta 40,000 Toneladas, – año
de 1993 – inclusive mayor que Michoacán, pero a su favor está el hecho de no
bajar de las 17,000 toneladas por año. Lo anterior ha permitido que la tasa de
crecimiento promedio anual sea de 4.4%, dada la estabilidad que se comentó
anteriormente.
Baja California es la entidad productora de fresa más joven, ya que se
inició a partir del ciclo 1985-1986, pero su participación a nivel nacional ha ido
creciendo de una manera significativa gracias a los rendimientos altos que
obtienen y aunque en superficie sembrada contribuye poco en porcentaje (6%) en
el período 1989-1996, en lo referente a producción ha contribuido en el período
antes señalado con el 15%, siendo así la que mayor crecimiento tiene en el país
con casi 24,19%.
41
Lo anterior es debido a los ya comentados altos rendimientos por
hectárea que alcanzan hasta 32 Toneladas por unidad de superficie, lo que
representa un 75 % más que el promedio nacional (18.31 Ton / Ha.). En el Cuadro
2. 7., se presentan los principales estados productores.
El análisis de ese crecimiento asombroso se basa en 3 factores:
La tecnología de punta que se está empleando en dicha región – acolchado
y riego por goteo – lo que ofrece enormes beneficios en el cultivo de la
fresa y hortalizas en general.
A las nuevas y mejoradas variedades de planta madre que se introdujeron
en esa región.
La cercanía con nuestro vecino del norte que abre posibilidades de
tecnología y que además es el principal importador de fresa que se produce
en México.
Cuadro 2. 7. Principales Estados Productores
Estado
Producción (Ton)
Aguascalientes
Baja California
Baja California Sur
Chihuahua
Guanajuato
Jalisco
Estado de México
Michoacán
Morelos
Veracruz
Zacatecas
7,00
57,913,00
7,472,40
1,155,00
20,257,39
1,085,40
4,899,60
69,698,97
108,20
22,00
8,00
Fuente: SAGARPA (2006)
f.
Producción de Fresa en Guanajuato
De acuerdo con los reportes de los Distritos de Desarrollo Rural (DDR´s)
en Guanajuato se producen comercialmente cerca de 80 especies agrícolas, entre
las más importantes destaca la fresa.
En el Estado existen 14 municipios productores de fresa: Abasolo,
Acambaro, Cuerámaro, Dolores Hidalgo, Huanímaro, Irapuato, Jerécuaro,
42
Pénjamo, Pueblo Nuevo, Romita, Salamanca, Silao, Tarandacuao y Valle de
Santiago. De acuerdo a la superficie sembrada, en el Estado de Guanajuato en el
año 2001 se sembraron 1455 hectáreas de fresa, de las cuales 777 corresponden
al municipio de Irapuato, es decir, que del total de superficie sembrada de fresa en
el Estado, en un solo municipio que es Irapuato se concentra el 53.4% de toda
esta superficie.
En el Estado de Guanajuato existen 5 Distritos de Desarrollo Rural, en
cuatro de los cuales se cultiva la fresa. El 89% de la producción del Estado se
concentra en el Distrito Cortazar, mientras que el restante 11% se distribuye en los
distritos de Dolores Hidalgo, León, Celaya. En la Figura 2.2., se muestran los
distritos en los cuales se cultiva fresa.
Dolores
Hidalgo
8.8%
León
1.3%
Celaya
0.5%
Cortazar
89.4%
Fuente: SAGARPA (2005)
Figura 2. 2. Producción de Fresa en el estado de Guanajuato
g.
Producción de Fresa en el Municipio de Irapuato
Las fresas de esta ciudad son reconocidas internacionalmente. Por
muchos años llegó a ser uno de los cultivos principales del municipio, debido en
gran parte a la disponibilidad de agua de buena calidad, a las condiciones del
suelo y al clima. Aunado a lo anterior, este proceso fue acompañado de un nivel
de tecnicidad elevado y estructuras de distribución y dinamismo comercial.
En la actualidad el cultivo de fresa en Irapuato ya ha sido reemplazado
por otros cultivos cíclicos como el sorgo, el maíz, el trigo y la cebada en cuanto a
superficie sembrada, ya que entre esos cuatro cultivos abarcan el 90.5% del total
43
de superficie sembrada en el municipio, mientras que la fresa solamente abarca el
1.4% de esa superficie. En la Figura 2. 3., se presentan los principales cultivos en
el municipio.
Sin embargo, por el volumen de producción, el cultivo de la fresa es el
sexto mayor del municipio con un total de 20, 257,39 toneladas en el año 2005.
Fresa
Alfalfa
1.3%
Garbanzo
1.1%
1.4%
Espárrago
0.9%
Otros
4.8%
Sorgo
40%
Cebada
9%
Trigo
14.2%
Maíz
27.3%
Fuente: SAGARPA (2005)
Figura 2. 3. Principales cultivos en Irapuato
Por otro lado, el cultivo de la fresa es el que mayor superficie sembrada
tiene de entre todos los cultivos perennes del municipio con un total de 1,064,00
hectáreas en el año 2005, lo cual representa el 37% del total de superficie
sembrada en cultivos perennes.
En el Municipio de Irapuato se concentra el 76.4% del total de productores
de fresa en el Estado de Guanajuato con un total de 421 productores repartidos en
545 parcelas. De éstos, el 56.9% tienen tenencia de pequeña propiedad y el
43.1% son ejidos. El Cuadro 2. 8., muestra los municipios de Guanajuato
productores de fresa.
Según registros del Comité Estatal de Sanidad Vegetal de Guanajuato
(CESAVEG) en el municipio de Irapuato se producen 14 diferentes variedades de
fresa que son las siguientes: Aromas, Camarosa, Carsbad, Chandler, Diamante,
44
Gaviota, Irvin, Oso, Pico de Pájaro, Parker, Seascape, Selva, Solana y Sweet
Charlie.
Entre las 14 variedades de fresa que se cultivan en Irapuato, las más
importantes son la Camarosa, Chandler y Pico de Pájaro ya que entre las tres
concentran el 92.6% de la superficie destinada al cultivo de fresa en este
municipio.
La superficie registrada para el cultivo de fresa en el CESAVEG es mayor
que la superficie reportada como sembrada por la SAGARPA, lo cual nos indica
que pese a disponerse de mayor superficie para el cultivo de la fresa en el
municipio, no toda es sembrada.
Cuadro 2. 8. Productores de Fresa en el Estado de Guanajuato
Municipio
No. De Productores No. De Parcelas
Abasolo
31
41
Acámbaro
7
7
Cuéramaro
1
1
Dolores Hidalgo
5
8
Huanímaro
1
2
Irapuato
421
565
Jerácuaro
5
5
Pénjamo
2
2
Pueblo Nuevo
4
7
Romita
14
19
Salamanca
8
12
Silao
2
3
Tarandacuao
48
67
Valle de Santiago
2
3
Totales generales
551
722
Fuente: SAGARPA (2005)
45
III.
JUSTIFICACIÓN
Actualmente los recubrimientos y las películas comestibles se obtienen a
partir de proteína de leche, de trigo o de soya. Sin embargo, la investigación ha
incursionado en el uso de otros polímeros de origen no proteico, como los
almidones modificados, la celulosa, etc. El mucílago de nopal forma parte de este
grupo de polímeros no proteicos, lo que sugiere su posible uso en la obtención de
este tipo de membranas.
Los compuestos plastificantes son materiales básicos que se agregan con
el fin de formar las cubiertas comestibles. Estos materiales tienen la particularidad
de reducir las fuerzas intermoleculares de los polímeros, incrementar la movilidad
de las cadenas de monómeros y mejorar las propiedades mecánicas de las
recubiertas comestibles. La adición de compuestos plastificantes es necesaria
también con el fin de aumentar la elasticidad de las cubiertas comestibles.
La fresa es una fruta que por sus características organolépticas tiene una
gran aceptación por los consumidores, sin embargo, sus enfermedades son las
principales causas de pérdidas poscosecha generando daños en el color, la
firmeza y calidad del fruto. Como es un fruto perecedero es necesario buscar
alternativas que permitan prolongar su vida de anaquel.
En el presente trabajo se pretende extraer y caracterizar el mucílago de
nopal (Opuntia amyclaea tenore), posteriormente obtener un recubrimiento
comestible que permita evaluar su aplicación en fresa. Por esta razón es
necesario determinar cuál de los compuestos plastificantes glicerol o sorbitol
permite una mayor conservación y características sensoriales, entre otras
propiedades a la fresa.
Los resultados del presente estudio pueden permitir establecer una
alternativa para la industrialización del nopal, así como una alternativa para la
conservación de la fresa mediante la aplicación de un recubrimiento hecho a partir
del mucílago del nopal, considerando que el propósito de los recubrimientos
comestibles es aislar al alimento y/o preservarlo de alteraciones biológicas o
bioquímicas. Dentro de la agroindustria, en muchos casos se utilizan
recubrimientos comestibles con el propósito de cubrir algunos alimentos frescos.
46
IV.
A.
OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar un recubrimiento comestible a base de mucílago de nopal
(Opuntia amyclaea tenore), que pueda ser utilizado para la conservación de
la fresa en fresco.
B.
Objetivos específicos
Establecer el procedimiento que permita mayor rendimiento en la
extracción del mucílago de los cladodios del nopal (Opuntia amyclaea
tenore), utilizando diferentes temperaturas y solventes.
Determinar las características fisicoquímicas del mucílago extraído a
partir de nopal.
Formular un recubrimiento a base de mucílago, utilizando glicerol o
sorbitol como agente plástificante.
Aplicar el
recubrimiento en fresa y evaluar su vida
de anaquel de
acuerdo a las siguientes determinaciones: color (L*, a* y b*), firmeza,
sólidos
solubles
(°Bx),
pH,
acidez,
pérdida
de
peso,
análisis
microbiológicos y evaluación sensorial durante el almacenamiento a dos
diferentes temperaturas de refrigeración.
47
V.
MATERIALES Y MÉTODOS
La parte experimental del presente trabajo se llevó a cabo en el
laboratorio de Propiedades Físicas de los Alimentos del Instituto de Ciencias
Agrícolas, (ICA), de la Universidad de Guanajuato, ubicado en la Ex Hacienda El
Copal, Irapuato, Guanajuato y consistió en las siguientes etapas:
A.
Materiales
1.
Recolecta de nopal (Opuntia amyclaea tenore)
Para la extracción del mucílago (Figura. 5.1), se colectaron de la parcela
experimental del Instituto de Ciencias Agrícolas, aproximadamente 60 kg de
cladodios (pencas) en un estado de desarrollo de entre uno y dos años de edad.
Figura 5.1. Cultivo de Nopal
2.
Se utilizó fresa (Figura. 5.2), variedad camino real (Fragaria ananassa); la
cual fue cosechada en la comunidad de Serrano, perteneciente al municipio de
Irapuato a temprana hora del día y posteriormente fue transportada al laboratorio
en neveras a las cuales se les colocó hielo para mantener la temperatura.
48
Figura 5.2. Cosecha de la fresa
3.
Como material de empaque se utilizaron cajas de
polietilentereftalato
(PET), con una capacidad aproximada de 300 g.
B.
Métodos
1.
Proceso de extracción del mucílago
La metodología que se emplearía para la extracción del mucílago fue la
propuesta por Sepúlveda y col. (2007), sin embargo, al no obtenerse mucílago no
se cumplió el primer objetivo, lo cual nos llevó a proponer otra técnica para la
extracción del mucílago. Dicha metodología se describe en la Figura 5.3.
Descripción del proceso extracción:
a. Molienda: los cladodios de nopal fueron limpiados de espinas, lavados,
cortados en trozos de aproximadamente 1 cm y triturados en una licuadora
doméstica con agua destilada en una proporción de 1:2 p/v (nopal/agua).
b. Filtración: la mezcla triturada se filtró a través de una manta cielo y se
prensó, evitando así el paso de partículas sólidas.
c. Centrifugación: la mezcla fue sometida a una centrifugación de (10, 000
rpm por 10 min) en una centrífuga de marca “Minors”, modelo DM-2279
para separar el mucílago y el material insoluble del nopal.
d. Sobrenadante: de las muestras centrifugadas fue separado el extracto de
mucílago del material insoluble.
49
e. Reposo: el mucílago extraído se dejo reposar a 8 ºC por 16 hrs.
f. Mucílago: para logar la precipitación del mucílago se empleó etanol al 95%,
con una proporción 1:1 v/v (etanol/extracto de mucílago), separándose por
decantación, para posteriormente lavar con agua destilada a una proporción
2:1 v/v (agua/extracto de mucílago).
g. Deshidratación: el extracto de mucílago precipitado fue deshidratado en un
secador horizontal con flujo de aire caliente a 68 ± 2 ºC durante 2 horas.
h. Molienda: el extracto de mucílago seco se molió en un mortero de
porcelana y el polvo obtenido se hizo pasar por un tamiz número 80
(abertura: 0.177 mm).
i. Polvo del extracto de mucílago: el producto final se almacenó a temperatura
ambiente para su posterior uso en la caracterización.
En esta etapa se obtuvo como resultado el porcentaje de mucílago
contenido en la especie estudiada.
50
Cladodios de Nopal
+
Agua destilada (1:2)
Molienda
Filtración
Centrifugación
a 10,000 rpm
Fibra y material
soluble en agua
Fibra y material
soluble en agua
Sobrenadante
Reposo a 8 ºC
por 16 hrs
Etanol
al 95%
Agua destilada
1:2
Precipitación
del mucílago
Lavado
Material soluble
en agua + etanol
Material soluble en
agua + mucílago
Deshidratación
68 ± 2 ºC por 2 hr
Molienda
Mucílago en polvo
Figura 5.3. Proceso de extracción del mucílago de nopal.
51
2.
Proceso de caracterización del extracto de mucílago
a.
Al polvo de extracto de mucílago obtenido se le realizaron las siguientes
determinaciones:
Humedad: El contenido de humedad fue calculado secando las muestras en una
estufa a 100-110 ºC, en base al A.O.A.C. (1990) con algunas modificaciones
(Tejada, 1992).
Proteína: El contenido de nitrógeno total fue calculado por el método Kjeldahl, en
base al A.O.A.C. (1990) con algunas modificaciones (Tejada, 1992). El porcentaje
de proteína se obtuvó usando el factor 6.25.
Cenizas: Se determino incinerando en seco en una mufla por 3 horas a 550-600
ºC, previamente precalentada
en base al A.O.A.C. (1990) con algunas
modificaciones (Tejada, 1992).
Lípidos: El contenido de grasa fue calculada en base al A.O.A.C. (1990) con
algunas modificaciones (Tejada, 1992).
Fibra cruda: El contenido de fibra cruda fue calcula en base al A.O.A.C. (1990) con
algunas modificaciones (Tejada, 1992).
Hidratos de Carbono: El contenido de hidratos de carbono fue calculado en base
al A.O.A.C. (1990) con algunas modificaciones (Tejada, 1992).
Pectina: El contenido de pectina se determino por el método descrito por Less
(1993).
3.
Aplicación del recubrimiento.
Las fresas fueron seleccionadas sin eliminar el pedículo y sépalo (Figura
5.4). Se desecharon las que presentaron daño mecánico, picaduras, heridas o
enfermedades según la norma NMX-FF-062. Estas actividades se realizaron a
temperatura ambiente. Posteriormente se clasificaron las fresas de acuerdo al
índice de madurez tomando en cuenta ½ o ¾ partes del color rojo en la superficie.
52
Figura 5. 4. Selección de la fresa
a.
A las fresas seleccionadas y clasificadas, se les aplicaron los tratamientos
correspondientes, los cuales se presentan en el Cuadro 5.1. Se utilizó un diseño
factorial 2 x 4 completamente aleatorizado con 6 mediciones repetidas en el
tiempo.
Cuadro 5.1. Condiciones de aplicación del recubrimiento
Tratamiento
Días de
Mucílago
Plastificante
Temperatura de
muestreo
(%)
(%)
almacenamiento
(°C)
1. C
0, 3, 6, 9, 12, 15
0
0
5
2. M
0, 3, 6, 9, 12, 15
100
0
5
3. MG
0, 3, 6, 9, 12, 15
98
2
5
4. MS
0, 3, 6, 9, 12, 15
98
2
5
5. C
0, 3, 6, 9, 12, 15
0
0
10
6. M
0, 3, 6, 9, 12, 15
100
0
10
7. MG
0, 3, 6, 9, 12, 15
98
2
10
8. MS
0, 3, 6, 9, 12, 15
98
2
10
C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago + Glicerol; MS: Mucílago + Sorbitol.
53
Figura 5.5. Aplicación del recubrimiento
La aplicación del recubrimiento se realizó en forma de inmersión por 40 s,
como se muestra en la Figura 5.5. El exceso del recubrimiento se removió con la
ayuda de un ventilador eléctrico a una temperatura de 20 ºC por 30 min, para
después ser colocadas en las cajas y almacenadas en refrigeración a dos
diferentes temperaturas de 5 ± 0.5 y 10 ± 0.5 ºC y 80 ± 5 % de humedad relativa.
Se emplearon veinte cajas para cada tratamiento, de las cuales tres
fueron utilizadas para la determinación de pérdida de peso, dos cajas para los
análisis microbiológicos, cinco cajas se designaron para la evaluación sensorial y
de las diez restantes se estuvieron tomando dos cajas para los análisis de los
demás días.
Las determinaciones de los análisis de pérdida de peso, color, textura,
grados Brix, pH, acidez y antocianinas fueron realizados en los días 0, 3, 6, 9, 12 y
15 del experimento. Los análisis microbiológicos se realizaron en los días 0, 1, 3,
6, 9 y 12 del experimento. La evaluación sensorial se realizó en el día 6 para
ambos experimentos.
54
C.
Determinaciones
1.
Pérdida de peso
La pérdida de peso se determinó en cada caja mediante una balanza
digital modelo Mettler PC 4400 Delta Range® y se expresó como un porcentaje
del peso inicial de la fruta empacada, mediante el pesado de las fresas en cada
uno de los tratamientos por triplicado, en los días 0, 3, 6, 9, 12 y 15 de
almacenamiento.
2.
Color
La determinación del color en la superficie de las fresas se realizó con el
Espectrofotómetro Minolta modelo CM-508d (Figura 5.6), el cual es un instrumento
de medición de la luz que define en forma cuantitativa el brillo de la superficie de
un alimento. Se tomaron los valores de L*, a* y b* donde L* es la luminosidad y
toma los valores de cero para el color negro hasta cien para el blanco; a* es la
intensidad del rojo, los valores positivos indican colores rojos y los valores
negativos indican colores verdes y b* es la intensidad del amarillo, en el cual los
valores positivos de b* indican amarillos, en tanto que los valores negativos
indican azules (Figura 5.7). Para medir el color, se tomó una muestra de treinta
fresas, para cada tratamiento y se realizó la lectura en tres posiciones diferentes
para cada fresa. De estas mediciones se tomó un promedio para cada uno de los
parámetros y a su vez un promedio para cada tratamiento.
55
Figura 5.6. Espectrofotómetro
Figura 5.7. Espacio de
Minolta CM-508d
color L* a* b*
3.
Análisis de perfil de textura (TPA)
Los parámetros de textura se presentan para la medición objetiva por el
uso de instrumentos mecánicos. Las pruebas instrumentales tienden a tener una
correlación bastante buena en ciertas características como: Firmeza, Cohesividad
y Elasticidad (Alcántara y col., 2006).
La determinación de Firmeza se realizó mediante la fuerza de compresión
y se llevó a cabo en un Analizador de Textura TA-XT2 (Stable micro Systems,
1993) (Figura 5.8). Se utilizó una probeta de 12 mm de diámetro con una
velocidad de cabezal de 1 mm/s, penetrando a una distancia fija de 15 mm. Se
calculó la fuerza máxima al promediar el valor de treinta repeticiones, para cada
uno de los tratamientos.
56
Figura 5. 8. Analizador de textura TA-XT2
4.
Sólidos solubles totales (ºBx)
La concentración de sólidos solubles en el jugo se determinó con un
refractómetro Bausch & Lomb modelo 33-46-10, con valores límites de 0 a 85,
tomando la lectura a 20 ºC (AOAC, 1990). Las mediciones mencionadas se basan
en la propiedad de los líquidos para detener o refractar un rayo de luz proporcional
a la concentración de la solución; el porcentaje de sólidos solubles, que son
principalmente azúcares, se expresó como grados Brix (ºBx). Las determinaciones
se realizaron por triplicado para cada tratamiento.
5.
pH
Para evaluar este parámetro se utilizó un medidor de pH marca
Conductronic pH120 con valores límites de pH entre 0 y 14 (AOAC, 2000). Se
pesaron 50 g de fresa, se molieron y se tomaron 10 g, se aforaron a 50 mL con
agua destilada. Se midió el pH de la muestra introduciendo el electrodo,
previamente calibrado se esperó a que se estabilizara y se registró la lectura que
se indicaba en el potenciómetro. Se realizó por triplicado para cada tratamiento.
57
6.
Acidez titulable
Se pesaron 50 g de fresa, se molieron y se tomaron 10 g de fresa molida,
se suspendieron y se aforaron con 50 mL de agua destilada. Se realizó una
titulación potenciométrica con una solución de hidróxido de sodio (NaOH 0.1 N)
hasta que se alcanzó un pH de 8.1 (AOAC, 2000). Este procedimiento se realizó
por triplicado para cada uno de los tratamientos. El % de ácido cítrico se calculó
con la siguiente ecuación:
% de ácido cítrico = [(A x N x 0.064) / M] x 100
Donde:
A = Volumen (mL) de solución de NaOH gastados en la titulación
N = Normalidad de la solución de NaOH (0.1N)
0.064 = Mili equivalentes del ácido cítrico.
M = Peso de la muestra (g)
7.
Antocianinas
Se pesaron 50 g de fresa y se molieron. Se tomó una alícuota de 10 g, se
diluyeron en 50 mL de la solución reguladora (pH= 1). Se tomó una alícuota de 5
mL de esta solución y se aforó a 25 mL con solución reguladora. Se tomaron 10
mL y se centrifugaron (Wrolstad, 1976). La lectura de la absorbancia se leyó a una
longitud de onda de 520 nm en un espectrofotómetro SP8-100 PYE UNICAM.
La concentración se calculó de acuerdo a la siguiente ecuación:
C (mg/L) = A/ EL x PM x 103
PM = peso molecular del pigmento 433.2 g / gmol.
E = coeficiente de extinción o absorbancia molar del pigmento 22400.
58
C = concentración molar.
L = paso de luz de la celda en cm (1cm).
A = absorbancia.
8.
a.
Análisis microbiológicos
Coliformes totales en placa
El grupo de los microorganismos coliformes es el más ampliamente
utilizado en la microbiología de los alimentos como indicador de prácticas
higiénicas inadecuadas. El método se baso en la NOM-113-SSA-1994. Este
método permite determinar el número de microorganismos coliformes presentes
en una muestra, utilizando un medio selectivo (agar rojo violeta bilis) en el que se
desarrollan bacterias a 35 ºC en aproximadamente 24 hr, dando como resultado la
producción de gas y ácidos orgánicos, los cuales viran el indicador de pH y
precipitan las sales biliares. La cuantificación se efectuó a los 0, 1, 3, 6, 9 y 12
días de almacenamiento.
b.
Hongos y levaduras
Los mohos y levaduras están ampliamente distribuidos en la naturaleza y
se pueden encontrar formando parte de la flora normal del alimento, o como
agentes contaminantes y en los equipos saneados inadecuadamente, provocando
el deterioro fisicoquímico de éstos, debido a la utilización en su metabolismo de
los carbohidratos, ácidos orgánicos, proteínas y lípidos originando mal olor,
alterando el sabor y el color en la superficie de los productos contaminados. Se
realizaron de acuerdo a lo establecido por la NOM-111-SSA1-1994, cuantificando
los días 0, 1, 3, 6, 9 y 12 de almacenamiento.
9.
Evaluación sensorial
Se realizó empleando una escala Hedónica estructurada (métodos
afectivos) con 60 jueces no entrenados. Las muestras se presentaron como las
consumiría habitualmente el consumidor, procurando evitar la sensación de que se
59
encontraba en una circunstancia de laboratorio o bajo análisis (Pedrero y Rose,
1989). Se utilizó el formato que se muestra en la Cuadro 5.2.
Cuadro 5.2. Escala Hedónica estructurada
Muestra
1
2
3
4
Escala
Gusta Muchísimo
Gusta Mucho
Gusta Moderadamente
Gusta Poco
Me es Indiferente
Disgusta Poco
Disgusta Moderadamente
Disgusta Mucho
Disgusta Muchísimo
10.
Análisis estadístico
Los resultados fueron analizados usando el paquete estadístico
StatGraphics® Plus 2.1, se aplicó un análisis de varianza (ANOVA), con un nivel
de confianza del 95%, y para la comparación múltiple de medias entre
tratamientos se aplico la prueba de TUKEY.
60
VI.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A.
Resultados de la caracterización del mucílago de Opuntia amyclaea tenore
1.
Rendimiento
El rendimiento promedio de mucílago recuperado en este estudio,
extraído con agua y precipitado con etanol fue del 5.5% de la materia seca de los
cladodios del nopal Opuntia amyclaea tenore, lo que muestra un mayor
rendimiento que el 3.8% reportado por Matsuhiro y col. (2006) y a lo reportado por
Cárdenas, y col. (1997) de entre 0.88 y 1.22% en nopales tiernos de Opuntia ficusindica. Estas diferencias en los rendimientos se deben a diversos factores; según
Nobel y col. (1992), la especie, el estado de madurez de los cladodios y el clima
de la zona de donde fueron recolectados influyen directamente en el contenido de
mucílagos de los cladodios. Otro factor que puede intervenir en el porcentaje
recuperado de mucílago es el método de extracción que se emplee. MedinaTorres y col. (2000), proponen la utilización de acetona debido a que permite
mayor rendimiento, sin embargo, en este estudio se utilizó como solvente el etanol
por su aceptación para el consumo humano.
2.
Humedad
El contenido de humedad en los cladodios frescos fue de 98.72% y de
1.29% en el material deshidratado (Cuadro 6.1), un valor diferente al 88%
reportado por Pimienta (1990), así como al 88-91% reportado por Sepúlveda y col.
(2007). Estas diferencias pueden atribuirse a las condiciones en las que se
realizaron los análisis o a la higroscopicidad del polvo del cladodio (Fluxá, 1991).
También se puede deber a la época del año y al grado de madurez de los
cladodios
3.
Proteína
El contenido de proteínas en el mucílago fue 4.41% en base seca, el cual
difiere del 7.3% reportado por Sepúlveda y col. (2007). Sin embargo, las
referencias afines a la harina de nopal (de cladodios enteros) indican un 4.4% de
61
contenido de proteína usando una mezcla de hojas de diferentes edades (Lecaros,
1997). López y col. (1977), citado por Pimienta (1990), reporta un contenido de
proteína de 3.7% en hojas de tres años de edad y 9.4% en nopalitos (cladodios
jóvenes). Nobel (1983) y Flores y Bauer (1977), citado por Pimienta (1990),
reportó valores de 4.29 y de 6.15% de proteína en hojas de 8 meses y 3 meses,
respectivamente.
4.
Cenizas
El contenido de cenizas en el mucílago en base seca fue de 15.88%,
similar al 12% reportado por Fluxá (1991) y menor al 37.2% reportado por
Sepúlveda y col. (2007). Estas diferencias pueden estar influenciadas por la
composición química de la tierra y por el fenómeno complejo que utilizan las
plantas para absorber los nutrientes (Malainnime y col. 2003).
5.
Lípidos
El contenido de lípidos en el mucílago en base seca fue de 0.09%, no se
encontró información disponible respecto al contenido de lípidos en mucilago de
nopal.
6.
Pectina
El contenido de pectina en el mucílago de nopal (Opuntia amyclaea
tenore) en base seca fue de 0.225 (Cuadro 6.1). No se encontraron referencias
para el contenido de pectina en mucílago de nopal, sin embargo un estudio
químico hecho por Villarreal y col. (1963) en seis diferentes especies de nopales
(Opuntia spp), reveló una amplia variedad de sustancias pécticas en las especies
analizadas. Destacando con un alto contenido, 23.87 % del porcentaje de pectina
soluble Opuntia robusta, seguido de Opuntia ficus indica con un 10.28 %.
62
Cuadro 6.1. Composición química del mucílago de Nopal (g/100g)
Componente
Base original
Base seca
Humedad
98.7172 ± 0,02
---------
Materia seca
---------
1.28
Proteína (Nx6.25)
0.056
4.41 ± 0,06
Cenizas
0.203
15.88 ± 1,07
Lípidos
0.001
0.09 ± 0,008
Fibra cruda
0.00
0.00
Hidratos de carbono
1.02
78.115
Pectina
0.0028
0.225 ± 0,08
Media de tres datos ± Desviación Estándar
B.
1.
Resultados del recubrimiento a base del mucílago
Pérdida de peso
Un parámetro importante durante el almacenamiento de frutos es la
pérdida de peso. Se observó que el porcentaje de pérdida de peso de la fresa en
los cuatro tratamientos y a las dos temperaturas, incrementó a lo largo del
experimento, teniendo un menor porcentaje de pérdida (25.38%) en el tratamiento
cuatro (MS). La aplicación del recubrimiento comestible logró reducir la pérdida de
peso (Figura. 6.1.a y 6.1.b), de esta manera el recubrimiento comestible ofreció
una buena barrera a la transferencia de gases y vapor de agua durante el
almacenamiento. Contrario al tratamiento tres (MG) en el cual se presentó la
mayor pérdida en el porcentaje de peso (45.69%). Respecto a los tratamientos
uno (C) y dos (M), el porcentaje de pérdida de peso fue similar.
63
Figura 6.1.a. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en la pérdida de peso durante el almacenamiento de
fresa a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS:
Mucílago-Sorbitol.
Figura 6.1.b. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en la pérdida de peso durante el almacenamiento de
fresa a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS:
Mucílago-Sorbitol.
64
En el análisis de varianza se observó que existió efecto del tratamiento
conforme pasó el tiempo de almacenamiento, con una interacción altamente
significativa (P<0.05), así como diferencia estadísticamente significativa entre las
medias de los tratamientos C-MG, C-MS y MG-MS. Galietta (2001), menciona que
los recubrimientos a base de proteínas y plastificadas con glicerol en la proporción
adecuada son excelentes barreras al O2 y CO2. Por el contrario si son altamente
hidrofílicas no son buenas barreras al vapor de agua. Si se aplica este tipo de
recubrimientos en conjunción con membranas hidrofóbicas, hace a este tipo de
coberturas ideales para el estudio de poscosecha de frutos, principalmente en
aquellos frutos perecederos (Greener y Fennema, 1989). Lo antes mencionado
puede explicar lo sucedido con el tratamiento de mucílago-glicerol, en donde se
presentó la mayor pérdida de peso. En contraste la menor pérdida se observó con
el tratamiento mucílago-sorbitol. La tendencia fue similar en las dos temperaturas
de almacenamiento; observándose que las fresas que no fueron recubiertas
mostraron de igual forma una pérdida total de su calidad, así como una mayor
pérdida de peso con respecto a las fresas tratadas con el tratamiento cuatro
mucílago-sorbitol, por lo que al final del experimento ya no eran aptas para el
consumo.
2.
Color
Como se puede observar en la Figura 6.2.a y 6.2.b, la aplicación de la
cubierta comestible en los frutos no produce cambios significativos en la
luminosidad (L*) durante el tiempo de almacenamiento, esto puede demostrar que
la cubierta no produce alteraciones en el brillo típico del producto (Figura 6.3.a y
6.3.b).
65
Figura 6.2.a. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en la luminosidad de fresas almacenadas a 10 ºC y 80
% H.R. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS: MucílagoSorbitol.
Figura 6.2.b Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en la luminosidad de fresas almacenadas a 5 ºC y 80
% H.R. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS: MucílagoSorbitol.
66
Figura 6.3.a. Apariencia de la Fresa
control al día 6 de almacenamiento
Figura 6.3.b. Apariencia de la Fresa cubierta
con mucílago de nopal al día 6 de almacenamiento
Durante el almacenamiento poscosecha los cambios en el color se
hicieron evidentes por un decremento en la luminosidad (L*), así como en los rojos
(a*) y amarillos (b*), sin embargo, en el análisis de varianza el valor de p fue
mayor a 0.05, observándose que la aplicación del recubrimiento no afecto a las
fresas tratadas con respecto a las fresas control.
Al final del almacenamiento, la luminosidad disminuyó tanto en los frutos
tratados como en los frutos sin recubrimiento. Respecto a la evolución en el color
rojo, se observó que la cubierta no produce modificación en la coordenada a*
comparada con el control. Después de los primeros días de almacenamiento,
todas las muestras presentaron valores de a* alrededor de 23.5 ±. 2. A partir del
quinto día de almacenamiento, esta coordenada disminuyó un 16% en las fresas
con recubrimiento y sin recubrimiento. Estos valores se mantuvieron constantes
durante los siguientes días de almacenamiento, presentándose valores de 20.1 ±
0.11. La disminución del color puede deberse a los procesos enzimáticos que dan
como resultado una pérdida de calidad y pigmentaciones oscuras.
El color en la fresa es un atributo muy importante para la aceptación del
producto por el consumidor, por lo tanto el recubrimiento no modificó el color
original del producto ni el desarrollo de pigmentaciones oscuras en tanto que la
adición del glicerol o sorbitol no tuvo efecto sobre las propiedades del color en las
fresas. Un comportamiento similar reporta Del Valle y col. (2005) al aplicar un
67
recubrimiento a base de mucílago de cactus y glicerol en fresa (Fragaria
ananassa) almacenada por 10 días a 5 ºC y 75% H.R.
3.
Firmeza
El ablandamiento de la fresa se atribuye principalmente a la degradación
de los componentes de la pared celular, debido a la acción de la actividad de
algunas enzimas tales como las poligalacturonasas (PG) sobre la pectina
(Manning, 1993). Conforme transcurrió el tiempo de almacenamiento se observó
que la firmeza disminuyó en las fresas sometidas a los cuatro tratamientos y en las
diferentes temperaturas de almacenamiento, como puede observarse en la Figura
6.4 (a y b).
Figura 6.4.a Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en la firmeza de fresas almacenadas a 10 ºC y 80 %
H.R. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS: MucílagoSorbitol.
68
Figura 6.4.b. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en la firmeza de las fresas almacenadas a 5 ºC y 80 %
H.R. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS: MucílagoSorbitol.
En general, la firmeza del fruto disminuyó de 24.81 ± 11.09 a 17.76 ± 1.59
N. Se observó una diferencia significativa (P<0.05) en la firmeza de los frutos con
recubrimiento respecto del control, de los cuales el recubrimiento (MS), permitió al
fruto retener una mayor firmeza de 18.9 N comparada con la de 15.4 N en el
control. Estos resultados concuerdan con los de Del Valle y col. (2005), quienes
reportaron que la firmeza de las fresas cubiertas con mucílago decreció de 92 ± 9
a 73 ± 10 N, después de 9 días de almacenamiento.
Diab y col. (2001), demostraron que fresas recubiertas con polulano
presentaron una retención de firmeza del 11% al cuarto día de almacenamiento,
mientras que el valor de retención de firmeza para las fresas sin recubrimiento fue
del 15%, notándose el efecto benéfico del recubrimiento a base de polulano en la
vida útil de las fresas. Estos resultados concuerdan con los obtenidos en este
estudio, a pesar de tratarse de un recubrimiento de otra naturaleza, ya que como
se mencionó previamente, al aplicar el recubrimiento comestible a base de
69
mucílago de nopal en fresa, se logró mayor retención de su firmeza con respecto a
las fresas sin recubrimiento.
4.
Sólidos Solubles
El contenido de sólidos solubles en los tratamientos a 10 °C, presentan un
mayor contenido de estos al inicio del experimento respecto de los tratamientos a
5 °C, como se puede observar en la Figura 6.5.a. y 6.5.b. Las fresas control, así
como las tratadas presentaron un incremento de sólidos solubles durante el
tiempo de almacenamiento en ambos experimentos. Teniendo como valor inicial
de 10.3 para las fresas a 10 °C y 7.4 para las de 5 °C. En el análisis de varianza se
observó que existió efecto del tratamiento 3 (Mucílago-Glicerol), con un valor de (P
= 0.0121), presentando una tendencia a desarrollar sólidos solubles en el tiempo a
10 °C, respecto de los otros tratamientos. Referente a los tratamientos a 5 °C, el
contenido de sólidos solubles al inicio del estudio fue menor, sin embargo,
muestran
prácticamente
el
mismo
incremento
de
sólidos
solubles
independientemente del tratamiento recibido.
Figura 6.5.a Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido de sólidos solubles en fresa
almacenada a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS:
Mucílago-Sorbitol.
70
Figura 6.5.b. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido de sólidos solubles en fresas
almacenadas a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS:
Mucílago-Sorbitol.
5.
pH
En las Figura 6.6.a y 6.6.b, se puede observar que el pH incrementó en los
cuatro tratamientos a las dos diferentes temperaturas (10 y 5 ºC) conforme
transcurrió el tiempo de almacenamiento, presentando un valor inicial de 3.56 ± 0 y
3.45 ± 0 y un valor final de 3.7 ± 0.057 y 3.9 ± 0.1, respectivamente.
De acuerdo con el análisis de varianza se tuvo un valor de P de (0.0821),
entre las fresas con recubrimiento y los controles a las dos diferentes temperaturas
de almacenamiento, con menor variabilidad de pH en las fresas almacenadas a 10
ºC.
71
Figura 6.6.a. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido del pH en fresas almacenadas a 10 ºC.
C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
Figura 6.6.b. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido de pH en fresas almacenadas a 5 ºC.
C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
72
6.
Acidez
El contenido de acidez en las fresas presentó un incremento en los frutos
durante el almacenamiento a las diferentes temperaturas (10 y 5 ºC), como se
observa en la Figura 6.7.a y 6.7.b. De acuerdo con lo reportado por Picón y col.
(1993), el incremento se puede deber a la temperatura de almacenamiento, al tipo
de empaque, así, como al alto nivel de oxigeno en la atmosfera del empaque. El
valor de (P = 0.0528), observándose un menor incremento en el las fresas
recubiertas con mucílago durante el almacenamiento.
Figura 6.7.a. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido de la acidez títulable en fresas
almacenadas a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol;
MS: Mucílago-Sorbitol.
73
Figura 6.7.b. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido de la acidez títulable en fresas
almacenadas a 5 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS:
Mucílago-Sorbitol.
7.
Antocianinas
En el caso de antocianinas, se observó que los niveles se incrementaron
con el paso del tiempo en ambos tratamientos y a las diferentes temperaturas de
almacenamiento, como se puede observar en las Figuras 6.7.a y 6.7.b. Los
tratamientos que presentaron mayor incremento significativo (P < 0.05) en los
valores de antocianinas fueron el tratamiento 3 y 4 con un valor de (86 ± 15.63 y
94.44 ± 18.18) a temperatura de 5 °C. En contraste a temperatura de 10 °C,se tuvo
un valor de (57.04 ± 16.19 y 59,43 ± 15.73) respectivamente durante el
almacenamiento de fresas.
Diversos Autores (Wesche-Ebeling y Montgomery (1990); Kader y col.
(1999), Jiang (2000), Zhang 2000), mencionan que una de las causas por las que
incrementa el contenido de antocianinas puede deberse al oscurecimiento y la
degradación de los compuestos fenólicos como resultado de la oxidación por la
polifenoloxidasa.
74
Figura 6.8.a. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido de antocianinas en fresas
almacenadas a 10 ºC. C: Control; M: Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol;
MS: Mucílago-Sorbitol.
Figura 6.8.b. Efecto de la aplicación de un recubrimiento comestible a base de
mucílago de nopal en el contenido de antocianinas a 5 ºC. C: Control; M:
Mucílago; MG: Mucílago-Glicerol; MS: Mucílago-Sorbitol.
75
Estos autores
sugieren
que
la oxidación
y las
reacciones de
polimerización de las antocianinas con la polifenoloxidasa produce quinones y
productos intermediarios de la oxidación, la acción de la polifenoloxidasa juega un
papel importante en la variación de las antocianinas y en los cambios de color del
fruto.
8.
Análisis Microbiológicos
Uno de los aspectos más importantes en la calidad microbiológica de las
fresas fue la ausencia de coliformes totales, al inicio como durante el
almacenamiento tanto en las fresas control como en las tratadas. Esto sugiere las
buenas prácticas de manejo por parte del productor durante el cultivo de las fresas.
En cuanto al contenido de hongos y levaduras las fresas sin recubrimiento
presentaron una cuenta de 30 UFC/g, al inicio del almacenamiento, mientras que
en las fresas con recubrimiento no se detectaron. En el transcurso del
almacenamiento, estas cifras se mantuvieron constantes en las fresas sin
recubrimiento comestible, mientras que las fresas con recubrimiento no
presentaron crecimiento de hongos y levaduras durante los 15 días de
almacenamiento.
A diferencia de las verduras, las frutas exhiben un pH más ácido y
generalmente un mayor contenido de carbohidratos simples; por estas razones
presentan una flora un tanto diferente en la que predominarán los hongos y las
bacterias lácticas. Entre los hongos deterioradores hay que mencionar Aspergillus,
Penicillium, Mucor, Alternaria, Cladosporium y Botrytis (Brackett, 1994). El número
llega a ser cercano a 500,000/g, por ejemplo en las uvas, la mayoría levaduras. En
las manzanas, alrededor de 1,000 levaduras/g. En la fruta con signos de deterioro
es posible recuperar más de 10 millones de ufc/g.
El exterior de los cocos muestra niveles variados de contaminación,
dependiendo, desde luego de la exposición a la contaminación especialmente de la
tierra. Los niveles de coliformes varían desde <300 hasta más de 8 log/unidad, en
tanto los hongos y levaduras de 5 a más de 8 log/unidad. Sin embargo, la parte
comestible asépticamente extraída muestra muy escasos o ningún microorganismo
76
(Kajs y col. 1976). Las especies de Aspergillus, Rhizopus y Penicillium destacan
entre los hongos que se encuentran en las fresas y peras liofilizadas, pasas,
almendras y avellanas (Weidenborner y col. 1995).
El deterioro debido al desarrollo de hongos fue evidente a partir del quinto
día de almacenamiento. En contraste, las fresas con recubrimiento comestible no
mostraron deterioro.
El bajo contenido microbiano encontrado en las fresas empleadas para
este estudio puede asociarse con el sistema de producción empleado. En los
campos de cultivo se utiliza agua de pozo para riego, acolchado sobre los surcos,
control biológico, entre otras. Aunado a esto los productores han implementado las
Buenas Prácticas Agrícolas que evidentemente controla la contaminación de la
fresa.
9.
Evaluación sensorial
La evaluación sensorial es un parámetro importante, ya que se busca
conocer la opinión del consumidor y cuál será la posible aceptación del producto en
estudio. En este aspecto y de acuerdo a los resultados estadísticos no se
encontraron diferencias significativas entre las medias de las muestras de los
cuatro tratamientos (P > 0.05).
77
VII.
CONCLUSIONES.
La metodología implementada para la extracción del mucílago permitió
estandarizar las proporciones de agua/nopal, el tiempo y las temperaturas de
reposo, así como la proporción del solvente, para la precipitación del mucílago.
El rendimiento obtenido fue mayor al reportado en otros trabajos. Se
disminuyó la proporción del solvente utilizado para la precipitación del mucílago y
se evitó el uso de sulfitos, reduciendo costos.
La aplicación del recubrimiento comestible de mucílago de nopal resultó
ser un método efectivo para prolongar la vida útil de la fresa hasta por 15 días, por
lo que se puede considerar un método alternativo para su conservación. Por otro
lado, permite la utilización de un nopal que por sus características de madurez no
tiene ningún uso.
El recubrimiento de mucílago de nopal adicionado con glicerol/sorbitol no
afectó la luminosidad de las fresas tratadas, evitó la perdida de firmeza en un 88%
y en peso en un 74%, y no se alteraron los parámetros de calidad (pH, acidez,
sólidos solubles y color)
78
VIII.
LITERATURA CITADA
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