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2007

(S6-O206)

AVANCES EN LA MEJORA DE LA CALIDAD COMERCIAL DE LOS FRUTOS FRESCOS CORTADOS: ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS OLGA MARTÍN BELLOSO, ROBERT SOLIVA FORTUNY y GEMMA OMS OLIU Universidad de Lleida, Av. Alcalde Rovira Roure, 191, 25198 Lleida, España, [email protected], Tel: 973702593, Fax: 973702596

Palabras clave: control microbiológico – pardeamiento enzimático – ablandamiento de tejidos – calidad organoléptica – películas comestibles – atmósferas modificadas – agentes químicos RESUMEN

La producción y consumo de frutas frescas cortadas han experimentado un notable incremento en los últimos años debido a la creciente demanda de productos beneficiosos para la salud que conlleven una preparación mínima. Encontrar métodos que ayuden a frenar el deterioro de estos productos constituye uno de los principales objetivos de la industria del sector. En este sentido, deben aplicarse técnicas de conservación que puedan prolongar la vida útil del producto minimizando el deterioro de sus características sensoriales y nutricionales. Los recubrimientos y películas comestibles constituyen una estrategia potencial para reducir los efectos perjudiciales que provoca el procesado mínimo en los tejidos vegetales, constituyendo un campo innovador en el área de la conservación de frutas frescas cortadas. En relación al envasado en atmósfera modificada, las propuestas más innovadoras van dirigidas al empleo de concentraciones altas en oxígeno, las cuales han demostrado tener un efecto beneficioso en la inhibición del pardeamiento enzimático y en el control de microorganismos en frutas frescas cortadas. Los efectos del envasado en atmósfera modificada o de los recubrimientos comestibles se pueden mejorar mediante la incorporación de antioxidantes solos o en combinación con antimicrobianos y agentes estabilizadores de textura que permiten garantizar la seguridad y mejorar aspectos de calidad, tanto nutricional como sensorial del producto.

ADVANCES IN IMPROVING QUALITY OF FRESH-CUT FRUITS: PHYSICO-CHEMICAL AND MICROBIOLOGICAL ASPECTS Keywords: microbiological control – enzymatic browning - softening – organoleptical quality – edible coatings – modified atmosphere packaging – chemical additives ABSTRACT

Fresh-cut fruits appeared in the market as a response of a consumer trend towards fresh-like high quality products as well as an increase in popularity of ready-to-eat products. Fresh-cut fruit produce requires new preservation techniques capable of keeping the safety and quality of commodities long enough to make distribution feasible and achievable. Edible coatings may be a good alternative or complementary to modified atmosphere packaging. Appropriate formulations may be a way of controlling surface quality 862

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deterioration due to tissue damage. During the past several years, the use of enriched oxygen atmospheres has been also suggested in many studies. This modified atmosphere packaging has been shown to be particularly effective in inhibiting enzymatic browning, preventing anaerobic fermentative reactions, and inhibiting both aerobic and anaerobic microbial growth in fresh produce. However, the effect of edible coatings and modified atmosphere packaging could be improved by the use of chemical additives such as antibrowning agents, softening inhibitors and antimicrobials, which allow guaranteeing safety and quality of fresh-cut products. INTRODUCCIÓN

El consumo de frutas y hortalizas en la dieta diaria tiene un efecto beneficioso para la salud, ya que son una excelente fuente de vitaminas, minerales y fibra, además de poseer un bajo contenido calórico. Sin embargo, este consumo es todavía muy bajo con respecto a las recomendaciones hechas por los profesionales de la salud. La introducción en los mercados de productos frescos cortados es una forma de incrementar el consumo de frutas y hortalizas debido a su atractiva presentación, apariencia y sabor. Las frutas y hortalizas frescas cortadas se obtienen a través de diversas operaciones unitarias de preparación, tales como pelado, cortado, reducción de tamaño y envasado, incluyendo tratamientos químicos, cuya combinación puede ser sinérgica (Wiley, 1997). La elaboración de productos frescos cortados incluye el envasado en atmósfera modificada (EAM) así como el almacenamiento a temperaturas de entre 2 y 4ºC, alcanzándose una vida útil de aproximadamente 7-10 días. Cada etapa del proceso de elaboración juega un papel importante en el control de los mecanismos de alteración de las frutas y hortalizas frescas, tales como la pérdida de agua, el pardeamiento enzimático, el ablandamiento por ruptura de tejidos, un aumento en la tasa respiratoria con la consecuente producción de etileno, la aparición de olores y sabores desagradables y alteraciones microbianas. Estos fenómenos fisiológicos son responsables de cambios bioquímicos que conllevan la degradación de las propiedades sensoriales de la fruta recién cortada. Encontrar métodos que ayuden a frenar el deterioro de estos productos constituye uno de los principales objetivos de la industria del sector. En este sentido, deben aplicarse técnicas de conservación que puedan prolongar la vida útil del producto minimizando la modificación de sus características sensoriales y nutricionales. Actualmente, entre las principales técnicas en estudio se puede destacar el empleo de atmósferas modificadas, la aplicación de tratamientos con luz ultravioleta, la adición de agentes estabilizantes de color y textura, la aplicación de antimicrobianos o el uso de recubrimientos comestibles. CONTROL MICROBIOLÓGICO

Los principales métodos para el control microbiológico de este tipo de alimentos son la aplicación de soluciones desinfectantes, almacenamiento en atmósfera modificada en refrigeración y mantenimiento de la cadena de frío durante la distribución del producto. Los contenidos bajos de oxígeno en la atmósfera de envasado pueden reducir el crecimiento de algunos microorganismos, especialmente de los microorganismos aerobios, pero también pueden favorecer el desarrollo de bacterias ácido-lácticas, que en ausencia de microflora competitiva dan lugar a olores y sabores desagradables. El empleo de concentraciones de oxígeno altas podría inhibir el crecimiento de microorganismos aerobios y anaerobios en productos frescos (Kader y Ben-Yehosua, 2000). Oms-Oliu y col. (2007) observaron que los recuentos de aerobios psicrófilos y hongos durante los 14 días de almacenamiento de melón ‘Piel de Sapo’ fresco cortado a 5 ºC fueron similares bajo condiciones de 70 kPa O2 que bajo 863

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2.5 kPa O2 + 7 kPa CO2 y éstos menores a los obtenidos en condiciones atmosféricas (Tabla 1). En los últimos años, los esfuerzos se han dirigido a la búsqueda de nuevas alternativas para prevenir el crecimiento fúngico y bacteriano. Así, el crecimiento de microorganismos en la superficie de productos cortados podría evitarse mediante el uso de agentes antimicrobianos, siendo los de origen natural una alternativa a los de síntesis. Se ha demostrado que algunas sustancias naturales como el hexanal, hexanol, 2-(E)-hexenal, and 3(Z)-hexenol, responsables del aroma de algunas frutas y vegetales, tienen actividad antimicrobiana (Gardini y col., 2002). En manzana ‘Fuji’ fresca cortada, la adición de ácido málico podría mejorar significativamente la estabilidad microbiológica del producto (Raybaudi-Massilia y col., 2007). Por último, la incorporación de agentes antimicrobianos dentro de recubrimientos comestibles constituye una técnica innovadora en el mantenimiento de la seguridad, inocuidad y vida útil de alimentos mínimamente procesados. En la Tabla 2 se muestra la actividad antimicrobiana de diferentes aceites esenciales, incorporados a una película comestible elaborada a partir de puré de manzana, frente E. coli O157:H7. Tal como se observó, el aceite de orégano fue el más efectivo frente al crecimiento de E. coli O157:H7 en las películas comestibles elaboradas a partir de puré de manzana. De hecho, la zona de inhibición de la película comestible conteniendo aceite de orégano fue mayor a medida que aumentaba la concentración de este compuesto en la formulación, observándose una destrucción total del microorganismo con una concentración de 0,1 % p/v. Sin embargo, fueron necesarias concentraciones de 0,5% de aceites de canela o hierba de limón para inhibir el crecimiento microbiano alrededor de los discos de película comestible, necesitándose una concentración cinco veces mayor de ambos aceites para obtener una actividad antimicrobiana similar a la obtenida con aceite de orégano (Rojas-Graü y col., 2006a). CONTROL FISICOQUÍMICO

La adición de agentes químicos es el tratamiento más utilizado para el control del pardeamiento y ablandamiento de los tejidos vegetales. El pardeamiento superficial es una de las principales reacciones bioquímicas en la fruta fresca cortada, en la que los compuestos fenólicos de la fruta son oxidados hasta quinonas mediante reacciones catalizadas por enzimas denominadas genéricamente polifenoloxidasas (PPO). La adición de antioxidantes inhibe la reacción de pardeamiento enzimático, actuando sobre el enzima o el sustrato. Entre los antioxidantes normalmente usados en productos frescos para evitar el oscurecimiento superficial se encuentran, el ácido ascórbico y sus sales, 4-hexylresorcinol y algunos aminoácidos que contienen azufre como la cisteína y el glutatión, entre otros. La pérdida de firmeza es debida principalmente a la acción de enzimas proteolíticas y pectolíticas sobre los componentes de la pared celular. Los tratamientos combinados de antioxidantes y sales de calcio, además de controlar el pardeamiento enzimático refuerzan las estructuras de las paredes celulares en frutas mediante la interacción de las sales de calcio con ácidos pécticos y posterior formación de pectatos cálcicos. Los agentes estabilizantes de color y textura se aplican normalmente mediante inmersión de la fruta troceada en una disolución. No obstante el uso potencial de los recubrimientos comestibles en frutas frescas cortadas como medio de transporte de aditivos ha sido investigado por varios autores (Baldwin y col., 1996; Lee y col., 2003; Rojas-Graü y col., 2006b). Son numerosos los estudios que han evaluado la influencia del procesado y de las condiciones de envasado en la calidad sensorial y nutricional de productos frescos-cortados. En general, en los estudios sensoriales realizados en diversas frutas se concluye que el producto deja de cumplir los requisitos de calidad exigibles para su comercialización, tras una semana de almacenamiento. No obstante, la incorporación de agentes estabilizantes de color y textura podría mejorar la calidad sensorial de la fruta fresca cortada durante su 864

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almacenamiento. Raybaudi-Massilia y col. (2007) evaluaron la calidad sensorial de manzana ‘Fuji’ fresca cortada tratada con diferentes aditivos tales como N-acetilcisteína, glutatión, cloruro cálcico y ácido málico. La adición de agentes estabilizantes junto con ácido málico mejoró las características de color, firmeza, sabor y acidez de manzana fresca cortada, mostrando mayor aceptación por parte de los panelistas que las muestras control al cabo de 15 días de almacenamiento (Figura 1). Sin embargo, la incorporación de aceites esenciales puede causar un cambio apreciable en el sabor final del producto. Se ha visto que la incorporación de agentes esenciales en un recubrimiento de alginato y puré de manzana modificó de forma apreciable las características sensoriales de los trozos de manzana fresca cortada. En cambio, los trozos de manzana recubiertos pero sin antimicrobianos presentaron mayor aceptación por parte de los panelistas, indicando que dicha formulación por sí misma no produce ningún cambio apreciable en las características sensoriales de la manzana (Rojas-Graü y col., 2007). En general, un recubrimiento comestible debería poseer un sabor bastante suave o en su defecto no poseer ningún tipo de sabor, de forma que no pueda detectarse durante el consumo del alimento en el cual se aplica. Existe poca información acerca del efecto del procesado mínimo en la retención de compuestos con efecto beneficioso en la salud. Las variaciones observadas en el contenido de compuestos bioactivos durante el almacenamiento de fruta fresca cortada dependen no sólo del producto sino también de la variedad seleccionada. Odriozola-Serrano y col. (2007) observaron niveles mayores de licopeno en tomate fresco cortado de la variedad Bodar (80.5 mg/kg) que en otras tales como Rambo, Durinta, Pitenza, Cencara o Bola (20 – 43.1 mg/kg) (Figura 2). Además, la degradación de la vitamina C y de compuestos fenólicos en fruta fresca cortada durante el almacenamiento podría ser debido a la rápida oxidación de estos compuestos presentes en la superficie del tejido y que se encuentran en contacto directo con el oxígeno. Así, el uso de atmósferas de envasado con bajo contenido en oxígeno posee un efecto positivo en el mantenimiento del contenido de compuestos bioactivos en fruta fresca cortada. CONCLUSIONES En resumen, el desarrollo de nuevas formas de procesado donde se empleen sustancias de origen natural contribuirá al mantenimiento de la estabilidad, la calidad y la frescura de las frutas frescas cortadas cumpliendo la exigencia de los consumidores de evitar el uso de sustancias sintéticas para ello. Además, se hace necesaria la búsqueda de nuevas formas de envasado con materiales plásticos y atmósferas de conservación para mejorar la calidad y prolongar la vida comercial de los productos frescos cortados. El uso de recubrimientos comestibles constituye un nuevo enfoque de envasado natural y biodegradable que permite modificar el intercambio gaseoso del fruto, controlar la pérdida de agua e incorporar agentes conservantes. No obstante, la clave principal para el éxito de estos productos a nivel industrial radica en un control exhaustivo de todas las etapas del proceso y en un estudio profundo de materias primas que determine la capacidad de distintas especies y variedades para ser procesadas. AGRADECIMENTOS

La investigación realizada por nuestro grupo en el campo de las frutas frescas cortadas ha recibido el apoyo del Departament d’Universitats, Recerca i Societat de la Informació, Generalitat de Catalunya (Cataluña, España), que también financió una beca predoctoral a la autora G. Oms Oliu. Dichos trabajos están siendo financiados por el Ministerio de Ciencia y Tecnología (España) a través del proyecto AGL 2003-09208-C01. Nuestro grupo de

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investigación participa en el proyecto XI.22 de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED). BIBLIOGRAFÍA

Baldwin, E.A.; Níspero-Carriedo, M.O.; Chen, X.; Hagenmaier, R.D. 1996. Improving storage life of cut apple and potato with edible coating. Postharvest Biology and Technology. 9: 151-163. Gardini, F.; Lanciotti, R.; Belletti, N.; Guerzoni, M.E. 2002. Use of natural aroma compounds to control microbial growth in foods. p. 63-78. In: Mohan, R. (ed.). Research Advances in Food Science. Global Research Network, Kerala. Kader, A.A.; Ben-Yehoshua, S. 2000. Effects of superatmospheric oxygen levels on postharvest physiology and quality of fresh fruits and vegetables. Postharvest Biology and Technology. 20:1-13. Lee, J.Y.; Park, H.J.; Lee, C.Y.; Choi, W.Y. 2003. Extending shelf-life of minimally processed apples with edible coatings and antibrowning agents. Lebensm.-Wiss. u.Technol. 36: 323-329. Odriozola-Serrano, I.; Soliva-Fortuny, R.; Martín-Belloso, O. 2007. Effect of minimal processing on bioactive compounds and color attributes of fresh-cut tomatoes. LWTFood Science and Technology. (aceptado). Oms-Oliu, G.; Raybaudi-Massilia, R.M.; Soliva-Fortuny, R.; Martín-Belloso, O. 2007. Effect of superatmospheric and low oxygen modifed atmospheres on shelf-life extensión of fresh-cut melon. Food Control. (aceptado) Raybaudi-Massilia, R.M.; Mosqueda-Melgar, J.; Sobrino-López, A.; Soliva-Fortuny, R.; Martín-Belloso, O. 2007. Shelf-life extension of fresh-cut Fuji apples at different ripeness stages using natural substances. Postharvest Biology and Technology. (aceptado) Rojas-Graü, M.A.; Avena-Bustillos, R.J.; Friedman, M.; Henika, P.R.; Martín-Belloso, O.; McHugh, T.H. 2006a. Mechanical, barrier, and antimicrobial properties of apple puree edible films containing plant essential oils. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 54: 9262-9267 Rojas-Graü, M.A.; Tapia, M.S.; Rodríguez, F.J.; Carmona, A.J.; Martín-Belloso, O. 2006b. Alginate and gellan based edible coatings as support of antibrowning agents applied on fresh-cut ‘Fuji’ apple. Food Hydrocolloids. (En prensa). Rojas-Graü, M.A.; Raybaudi-Massilia, R.M.; Soliva-Fortuny, R.C.; Avena-Bustillos, R.J.; McHugh, T.H.; Martín-Belloso, O. 2007. Apple puree-alginate edible coating as carrier of antimicrobial agents to prolong shelf life of fresh-cut apples. Postharvest Biology and Technology. (aceptado). Wiley, R.C. 1997. Frutas y Hortalizas Mínimamente Procesadas y Refrigeradas. Acribia. España. Cap. 2:15-60

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TABLAS Y FIGURAS Tabla 1. Influencia de las condiciones de envasado en el crecimiento de microorganismos aerobios psicrófilos y hongos en melón ‘Piel de Sapo’ fresco cortado almacenado 14 días a 5 ºC (adaptado de Oms-Oliu y col., 2007) 2.5 kPa O2 + 7 kPa CO2 Psicrófilos Hongos a 1,176a 1,756a 2,308b 1,628a 4,131c 2,515b 5,921d 2,819b 7,806e 2,924b

Días 0 3 7 10 14 a

Aire Psicrófilos 1,438a 3,469b 6,218c 7,346d 7,916d

Hongos 1,540a 2,182b 3,650c 4,106d 4,664d

70 kPa O2 Psicrófilos Hongos 1,477a 1,471a 2,243b 2,013b 4,235c 2,330b 6,827d 2,747c 7,618e 2,670c

Valores en la misma columna con diferentes letras son estadísticamente diferentes (P≤ 0.05)

Tabla 2. Actividad antimicrobiana de aceites esenciales, incorporados en una película comestible elaborada a partir de puré de manzana, frente E. coli O157:H7 (adaptado de Rojas-Graü y col., 2006a)

Aceite esenciales Aceite de orégano

Aceite de canela

Hierba de limón

Concentración (%) 0 (control) 0.05 0.075 0.1 0 (control) 0.05 0.075 0.1 0.5 0 (control) 0.05 0.075 0.1 0.5

E. coli O157:H7

Zona a (mm) 0