Madrid – 23 al 26 de julio de 2012
EFECTO DE LA BIOFORTIFICACIÓN CON POTASIO EN LA
POSTCOSECHA DE TOMATE CHERRY: IMPLICACIÓN DE ALGUNOS
FENOLES
C Constán-Aguilar1*, Y Barrameda-Medina1, D Montesinos-Pereira1, L Romero1, T Soriano2, JM Ruiz1
1
Departamento de Fisiología Vegetal, Facultad de Ciencias, Universidad de Granada; 2IFAPA, Granada, España.
*Contacto:[email protected]
RESUMEN
El mantenimiento de los frutos en cámaras refrigeradas por debajo de 10 °C puede originar estrés por frío al que el tomate es particularmente sensible. El objetivo de este estudio fue comprobar como influye la aplicación de un programa de biofortificación con diferentes dosis de K en forma de KCl ( 5, 10 y 15 mM) durante el periodo de crecimiento de las plantas de tomate sobre la concentración de algunos fenoles y su papel protector frente al estrés por frío durante el almacenamiento postcosecha a 4ºC de los frutos de tomate. Como material vegetal se utilizarón tomates cherry (Solanum lycopersicum L. cv AsHiari) y se determinó la concentración de potasio (K) en cosecha (T0), el peso fresco (PF), peso seco (PS), porcentaje de materia seca (% MS), porcentaje de pérdida de peso fresco (% PPF) y concentración de algunos fenoles (derivados del Ácido clorogénico y de la quercetina) a T0 y tras 21 días de almacenamiento en cámara fría a 4ºC (T21). Los datos obtenidos sugieren que una biofortificación con 15 mM KCl podría ser beneficiosa durante la postcosecha en frío del tomate cherry puesto que mantendría los niveles de algunos compuestos fenólicos, lo cual podría evitar, por su acción antioxidante y protectora, una drástica reducción del % MS y % PPF.
INTRODUCCIÓN
El tomate es el segundo vegetal más importante en el mundo después de la patata, con una producción mundial anual de alrededor de 122,9 millones de toneladas (FAO 2005). Los frutos de tomate poseen compuestos muy importantes desde un punto de vista nutricional que destacan por sus propiedades antioxidantes como son los fenoles. De hecho numerosos estudios han demostrado que un alto consumo de frutos de tomate se correlaciona con un menor riesgo de padecer algunos tipos de cáncer, enfermedades cardiovasculares y degeneración macular relacionada con la edad (Stahl and Sies, 2005).
España es un país productor y exportador de tomates desde la década de los 40 (Cortes Pérez, 1989). La exportación implica el mantenimiento de los frutos en cámaras refrigeradas, lo que puede afectar a su calidad nutricional ya que se puede originar daño por frío. Éste tipo de estrés se produce durante el almacenamiento por debajo de 10°C en los frutos carnosos, siendo el tomate particularmente sensible (Stevens et al., 2008). El almacenamiento a bajas temperaturas es una técnica muy utilizada para extender la vida útil de los frutos, pero pueden desencadenar trastornos fisiológicos y pérdida de calidad tales como una textura rugosa, carne acuosa y maduración
irregular (Lyons, 1973; Hodges et al., 2004). Además se ha demostrado que el daño por frío provoca estrés celular y oxidación de componentes celulares, debido a la sobreproducción de especies reactivas de oxígeno (ROS) (Hodges et al., 2004). En consecuencia, la eliminación de ROS durante el periodo de postcosecha a bajas temperaturas mediante la inducción de sistemas antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos, podría ser una herramienta eficaz para mejorar la calidad del fruto, así como aumentar su vida útil durante la postcosecha en estas condiciones (Ahammed et al., 2012)
Entre los factores que pueden afectar a la calidad del fruto de tomate tanto en cosecha como en postcosecha, se ha de destacar el genotipo cultivado, las condiciones ambientales, así como la fertilización empleada. En relación a éste último aspecto, en los últimos años y con el fin de mejorar la calidad nutricional de los productos vegetales destinados al consumo humano se están empleando cada vez con más frecuencia los llamados “Programas de Biofortificación”, tanto con elementos traza como con macronutrientes. El K es un macronutriente y uno de los elementos más abundantes en los tejidos vegetales, que comprende alrededor de 10% de materia seca (Epstein and Bloom, 2005). El K está involucrado en numerosos procesos bioquímicos y fisiológicos vitales para el crecimiento, el rendimiento, la calidad y el estrés (Cakmak, 2005). Destaca como el catión que tiene mayor influencia sobre los parámetros de calidad que determinan la comercialización de frutos, las preferencias del consumidor, y sobre la concentración de fitonutrientes asociados de vital importancia para la salud humana (Lester et al. 2010).
Por todo esto, el objetivo de este estudio fue estudiar como la aplicación de un programa de biofortificación con diferentes dosis de K en forma de KCl, durante el periodo de crecimiento de las plantas de tomate, influye sobre la integridad del fruto y la concentración de algunos compuestos fenólicos como el ácido clorogénico y la rutina.
MATERIALES Y MÉTODOS
Material vegetal y condiciones de crecimiento
Semillas de tomate cherry (Solanum lycopersicum L. cv AsHiari injertado en base radicular cv. Maxifort) se sembraron en semilleros, y se mantuvieron bajo condiciones de invernadero durante 5 semanas. Posteriormente, el 4 de octubre las plántulas fueron transplantadas a un invernadero experimental tipo parral en La Estación Experimental “La Nacla” (Motril), Granada, España (36º 45'N, 3º 30'W; 130 m de altitud) bajo condiciones controladas descritas por Soriano et al., (2004) Con 2 tallos por planta, el programa de plantación fue de 3,21 plantas m-2. Su disposición en el invernadero fue en 12 filas con orientación norte-sur. El diseño estadístico fue en bloques al azar. Los diferentes tratamientos aplicados fueron: KCl 5 mM, 10 mM KCl y 15 mM KCl desde el inicio del experimento. Los frutos de tomate cherry se muestrearon en febrero de 2011. Aproximadamente 60 frutos de tomate procedentes de cada tratamiento se recogieron al azar, descartando los frutos verdes del extremo del racimo.
Análisis del material vegetal
liofilización para determinar el PS y el % MS. Los frutos de tomate restantes se homogeneizaron, y estas muestras de tejido fresco fueron almacenadas a -80 ºC. Para realizar los análisis de los frutos transcurridos 21 días de almacenamiento en cámara fría a 4°C (T21), de la misma manera, algunos de los frutos de tomate procedentes de cada tratamiento se pesaron en fresco obteniendo así el PF y posteriormente fueron liofilizados para determinar el PS y % MS. El resto de los frutos de tomate de cada tratamiento se homogeneizaron, y éstas muestras de tejido fresco fueron almacenadas a -80ºC. Para la determinación del % PPF de cada tratamiento se utilizó la siguiente fórmula: % PPF= (PF T0 - PF T21)*100/PF T0. Para calcular el % MS se siguió el método propuesto por Garg y Cheema (2011). Algunos tomates fueron pesados y posteriormente liofilizados durante 72 horas. Después del liofilizado, las muestras se volvieron a pesar. El % MS se calculó como: % MS = (B/A) *100, donde A es el peso total del fresco de la muestra (g), y B, el peso total de la muestra seca (g).
Para la determinación de la concentración de K 0,2 g de fruto de tomate seco y molido se mineralizó por digestión húmeda con H2SO4 12 mol L-1 y H2O2 al 30% y libre de P, a una
temperatura de 275-300 ° C, siguiendo el método descrito por Wolf (1982). Tras la adición de 20 ml de agua desionizada, la concentración de K se cuantificó por fotometría de llama.
Para la identificación y caracterización de compuestos fenólicos (derivados de ácido clorogénico y de la quercetina), se utilizaron 0,2 g de fruto de tomate cherry liofilizado. La extracción se realizó con 1 ml de agua / metanol (1:1) por sonicación durante 1 h, seguida por maceración durante una noche y sonicación de otro período de 1 h. El extracto resultante se analizó por HPLC/UV-PAD siguiendo el método de Sánchez-Rodríguez et al., (2011).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La pérdida de agua de los productos frescos después de la cosecha causa la contracción y pérdida de peso. La mayoría de los productos se vuelven invendibles como productos frescos después de perder un 3-10% de su peso (Ben-Yehoshua y Rodov, 2003). En éste sentido, en nuestro trabajo encontramos que los frutos cosechados de las plantas tratadas con el tratamiento 15 mM KCl a T21 fueron los que presentaron un menor % PPF (6.47±1.02 b) (P < 0.001, Fig. 1).
Figura 1.Efecto de los tratamientos de KCl sobre el % PPF en frutos de tomate cherry después de 21 días de postcosecha tras almacenamiento en frío a 4°C.
En nuestro estudio se observó que los frutos recolectados de las plantas tratada con la dosis 15 mM KCl presentaron un menor PF, sin comprometer por ello la producción ya que estas plantas presentaron un mayor número de frutos (Datos no mostrados). Sin embargo, éste tratamiento mejoró la respuesta ante el efecto del almacenamiento postcosecha en cámara fría a 4ºC durante 21 días, mostrando menor pérdida de PF, e incrementando tanto el PS como el % MS (Tabla 1).
Nuestros datos indican que la aplicación de dosis más elevadas de K evitan la pérdida de peso y agua durante el almacenamiento postcosecha. En éste sentido Almeselmani et al., (2010) sugieren que un aporte de K en la fertilización de plantas de tomate puede ayudar a preservar los frutos durante el almacenamiento postcosecha.
Respecto a las concentraciones de K en cosecha, se observó una respuesta proporcional de ésta en base a la dosis de KCl aplicada, observándose la concentración más elevada en los frutos de tomate recolectados de las plantas crecidas con la dosis 15 mM KCl (P < 0.001, Fig. 2).
Figura 2.Efecto de los tratamientos de KCl sobre la concentración de K en frutos de tomate cherry en cosecha. Tabla 1. Peso fresco (PF), peso seco (PS) y % de materia seca (% MS) de frutos de tomate cherry en cosecha y después de 21 días de postcosecha en almacenamiento en frío a 4°C.
DÍAS KCl (mM) PF (g) PS (g) MS (%) 0 5 25.33±1.00 a 1.68±0.08 c 6.63±0.03 b 10 25.21±0.79 a 2.01±0.05 a 7.97±0.06 a 15 21.79±0.82 b 1.83±0.04 b 8.40±0.04 a P-value * * * LSD 2.37 0.09 0.22 21 5 20.99±0.90 1.66±0.08 b 7.91±0.09 b 10 20.57±0.63 1.73±0.05 b 8.41±0.08 a 15 20.38±0.81 1.81±0.06 a 8.88±0.07 a P-value NS * * LSD 2.29 0.07 0.26
Los valores son medias (n = 9) y las diferencias entre las medias se compararon mediante la prueba de Fisher diferencia menos significativa (LSD, p = 0,05). Los niveles de significación están representados por P> 0,05, ns, no significativo, * p <0,05, ** P<0,01, *** p <0,001. Las medias seguidas por la misma letra no difieren significativamente
Aunque no se observaron diferencias significativas ni a T0 ni a T21 en el contenido de los derivados del ácido clorogénico y de la quercetina para ninguno de los tratamientos aplicados (Tabla 2), sí se encontró que para el tratamiento 5 mM KCl la disminución del contenido en los derivados del ácido clorogénico y de la quercetina durante la postcosecha fue en torno a un 20% y un 27% respectivamente (Fig. 3). Por el contrario en el caso del tratamiento 15 mM KCl la diferencia en la concentración de los derivados del ácido clorogénico entre T0 y T21 disminuyó cerca de un 5% y los de la quercetina aumentaron en torno a un 15% (Fig. 3).
Figura 3.Efecto de los tratamientos de KCl sobre el % de disminución o incremento de fenoles en frutos de tomate cherry después de 21 días de postcosecha en almacenamiento en frío a 4 °C respecto a los valores obtenidos en cosecha para cada tratamiento.
Tabla 2.Efecto de los tratamientos de KCl sobre el contenido en algunos fenolesen frutos de tomate cherry en cosecha y después de 21 días de postcosecha en almacenamiento en frío a 4 ° C.
DÍAS KCl (mM) DERIVADOS DEL ÁCIDO CLOROGÉNICO
(mg g-1PS) DERIVADOS DE LA QUERCETINA (mg g-1PS) 0 5 2.30±0.12 3.80±0.19 10 2.81±0.24 3.68±0.41 15 2.40±0.10 3.15±0.14 P-value NS NS LSD 0.57 0.94 21 5 1.85±0.21 2.76±0.11 10 2.50±0.19 3.32±0.12 15 2.30±0.17 3.55±0.52 P-value NS NS LSD 0.66 1.09
Los valores son medias (n = 9) y las diferencias entre las medias se compararon mediante la prueba de Fisher diferencia menos significativa (LSD, p = 0,05). Los niveles de significación están representados por P> 0,05, ns, no significativo, * p <0,05, ** P<0,01, *** p <0,001. Las medias seguidas por la misma letra
CONCLUSIÓN
Estos datos sugieren que una biofortificación con 15 mM KCl podría ser beneficiosa durante la postcosecha en frío del tomate cherry puesto que mantendría los niveles de los fenoles analizados, lo cual podría evitar, por su acción antioxidante y protectora, una drástica reducción del % MS y % PPF.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo está financiado por el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA). Proyecto RTA2009-00005-00-00 y fue llevado a cabo en el Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria y de la Producción Ecológica, Granada, Spain (IFAPA) y en el Grupo de investigación AGR161.
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