II
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
“ESTUDIO DEL EFECTO DE LA RADIACIÓN UV-C SOBRE EL
DECAIMIENTO POSCOSECHA EN UVILLA (
Physalis peruviana L.
)
ORGÁNICA”
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO DE
ALIMENTOS
AUTORA: María Belén Cárdenas Bracero
DIRECTORA: Bioq. María José Andrade Cuvi
Quito – Ecuador
DECLARACIÓN
Del contenido del presente trabajo, se responsabiliza la autora:
María Belén Cárdenas Bracero
IV
Este trabajo de investigación fue supervisado y dirigido por:
...………
Bioq. María José Andrade Cuvi
El presente trabajo de titulación forma parte del proyecto de investigación:
“Estudio de la aplicación de radiación UV-C y atmósfera modificada para
VI
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por su infinito amor, por iluminarme, por darme las fuerzas cada día y porque gracias a su voluntad he podido culminar una etapa importante en mi vida. A mis padres Emilio y Mercedes que siempre serán un pilar importante en mi vida, gracias por su amor, dedicación, esfuerzo, apoyo incondicional y por cada uno de sus consejos que han hecho de mí lo que ahora soy.
A mis hermanos Emi y Diego por estar siempre a mi lado y por su ayuda incondicional. A mi abuelita Loli por su amor, cuidado y entrega hacia mí.
A Andrés por su amor y apoyo constante.
A mis amigas Andre y Danny por haber colaborado con un granito de arena en momentos en los que necesité de su ayuda.
A la Bioq. María José Andrade Cuvi por su confianza, guía, apoyo durante el desarrollo de este trabajo, así como su valioso aporte en cuanto se refiere al conocimiento de este tema.
A la Ing. Carlota Moreno por su colaboración y aporte en el desarrollo de este trabajo. A la Universidad Tecnológica Equinoccial por brindarme los conocimientos adecuados a lo largo de estos años y por formar profesionales íntegros, comprometidos con el desarrollo de la ciencia y la sociedad.
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a Dios y a mis padres por ser un ejemplo en mi vida y
porque este logro no solo es mío sino de ellos. Les amo mucho...
VIII
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN...1
1.1 ANTECEDENTES ... 1
1.2 JUSTIFICACIÓN ... 5
1.3 OBJETIVOS ... 6
1.4 HIPÓTESIS ... 7
1.5 METODOLOGÍA ... 7
2. MARCO TEÓRICO...9
2.1 UVILLA (Physalis peruviana L.) ... 9
2.2 CULTIVO DE UVILLA EN EL ECUADOR ... 16
2.3 HONGOS EN FRUTAS Y HORTALIZAS EN LA POSCOSECHA . 33 2.4 RADIACIÓN ULTRAVIOLETA... 39
3. METODOLOGÍA...47
3.1 MATERIAL VEGETAL ... 47
3.2 AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE MOHOS DE UVILLA ... 47
3.3 SELECCIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA DE RADIACIÓN UV-C ... 49
3.4 INOCULACIÓN ARTIFICIAL DE MOHOS EN UVILLA ... 52
3.5 EFECTO DE LA RADIACIÓN UV-C SOBRE EL DESARROLLO DE MOHOS EN UVILLA ... 53
X
4.2 SELECCIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA DE RADIACIÓN UV-C
(ensayoin vitro) ... 60
4.3 INOCULACIÓN ARTIFICIAL DE MOHOS EN UVILLA (ensayo cualitativo) ... 68
4.4 EFECTO DE LA RADIACIÓN UV-C SOBRE EL DESARROLLO DE MOHOS EN UVILLA (ensayo cuantitativo) ... 76
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...82
5.1 CONCLUSIONES ... 82
5.2 RECOMENDACIONES ... 84
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Planta de uvilla ... 11
Figura 2. Flor y hoja de uvilla ... 11
Figura 3. Fruto de uvilla ... 12
Figura 4. Grados de madurez uvilla (a) con capuchón y (b) frutos de uvilla ... 12
Figura 5. Zonas de cultivo de uvilla en el Ecuador (Anónimo, sin fecha) ... 17
Figura 6. Cambio del color del capuchón. ... 18
Figura 7. Cosecha de la fruta ... 19
Figura 8. a) Síntoma en la hoja de uvilla y b) síntoma en el capuchón... 23
Figura 9. a) Mancha en las hojas y b) sintomatología en el cáliz de la uvilla ... 24
Figura 10. Hoja afectada por Alternaria spp. ... 26
Figura 11. Moho gris en hoja ... 27
Figura 12. Frutos de uvilla con síntomas de Mancha Grasienta en la parte superior del capuchón ... 28
Figura 13. Cultivo de uvilla orgánica en Cotacachi ... 29
Figura 14. Transporte de uvilla en gavetas ... 31
Figura 15. Grados de madurez de la uvilla ... 32
Figura 16. Empaque de uvilla para exportación ... 33
Figura 17. Espectro electromagnético ... 40
XII
Figura 20. Remoción del micelo y esporas ... 50
Figura 21. a) Estándar Mac Farland #2 y b) comparación visual con suspensión de esporas .. 51
Figura 22. a) bandejas “control” y b) bandejas “tratadas” ... 53
Figura 23. Aspergillus spp. ... 56
Figura 24. Cladosporium spp. ... 56
Figura 25. Fusarium spp. ... 57
Figura 26. Mucor spp. ... 57
Figura 27. Penicillium spp. ... 58
Figura 28. Rhizopus spp. ... 58
Figura 29. Cultivo de Aspergillus en muestras control y tratados (UV-C 12 kJ/m2 y 23 kJ/m2) luego de 5 días de incubación a 25ºC ... 61
Figura 30. Cultivo de Cladosporium en muestras control y tratados (UV-C 12 kJ/m2 y 23 kJ/m2) luego de 5 días de incubación a 25ºC ... 62
Figura 31. Cultivo de Fusarium en muestras control y tratados (UV-C 12 kJ/m2 y 23 kJ/m2) luego de 5 días de incubación a 25ºC ... 63
Figura 32. Cultivo de Mucor en muestras control y tratados (UV-C 12 kJ/m2 y 23 kJ/m2) luego de 5 días de incubación a 25ºC ... 64
Figura 33. Cultivo de Penicillium en muestras control y tratados (UV-C 12 kJ/m2 y 23 kJ/m2) luego de 5 días de incubación a 25ºC ... 66
Figura 35. Índice de desarrollo fúngico durante el período de almacenamiento para uvillas control y tratadas (23 kJ/m2) inoculadas artificialmente con Aspergillus ... 69 Figura 36. Uvillas inoculadas artificialmente con Aspergillus, a) Control y b) Tratadas (23
kJ/m2) luego de 21 días de almacenamiento a 25°C ... 70 Figura 37. Índice de desarrollo fúngico durante el período de almacenamiento para uvillas
control y tratadas (23 kJ/m2) inoculadas artificialmente con Cladosporium... 71 Figura 38. Índice de desarrollo fúngico durante el período de almacenamiento para uvillas
control y tratadas (23 kJ/m2) inoculadas artificialmente con Fusarium ... 72 Figura 39. Índice de desarrollo fúngico durante el período de almacenamiento para uvillas
control y tratadas (23 kJ/m2) inoculadas artificialmente con Mucor ... 73 Figura 40. Uvillas inoculadas artificialmente con Mucor, a) Control y b) Tratadas (23
kJ/m2) luego de 21 días de almacenamiento a 25°C ... 73 Figura 41. Índice de desarrollo fúngico durante el período de almacenamiento para uvillas
control y tratadas (23 kJ/m2) inoculadas artificialmente con Penicillium ... 74 Figura 42. Uvillas inoculadas artificialmente con Penicillium, a) Control y b) Tratadas (23
kJ/m2) luego de 21 días de almacenamiento a 25°C ... 74 Figura 43. Índice de desarrollo fúngico durante el período de almacenamiento para uvillas
control y tratadas (23 kJ/m2) inoculadas artificialmente con Rhizopus ... 75 Figura 44. Recuento total de mohos (Aspergillus) y el efecto de la radiación UV-C (23
kJ/m2) durante el almacenamiento ... 77 Figura 45. Recuento total de mohos (Mucor) y el efecto de la radiación UV-C (23 kJ/m2)
XIV
Figura 47. Recuento total de mohos (Rhizopus) y el efecto de la radiación UV-C (23 kJ/m2) durante el almacenamiento ... 79 Figura 48. Recuento total de mohos (Cladosporium) y el efecto de la radiación UV-C (23
kJ/m2) durante el almacenamiento. ... 80 Figura 49. Recuento total de mohos (Fusarium) y el efecto de la radiación UV-C (23
ÍNDICE DE TABLAS
XVI
ÍNDICE DE ANEXOS
RESUMEN
La uvilla (Physalis peruviana), conocida también como uchuva, es una fruta climatérica, originaria de los Andes sudamericanos (Perú, Ecuador, Colombia y Bolivia) donde fácilmente se encuentran ejemplares silvestres. Se caracteriza por su fruto anaranjado (baya carnosa), cubierto por un cáliz que lo protege de patógenos, insectos y condiciones ambientales adversas. Presenta sabor dulce y es apetecida por su alto contenido de vitaminas A y C, además de hierro y fósforo que le atribuyen sus propiedades nutricionales y medicinales. Luego de la cosecha el fruto sufre ataque fúngico, siendo esta la principal causa de pérdidas económicas en su producción. En este sentido se han probado diferentes tecnologías poscosecha que permiten el control de microorganismos como la aplicación de tratamientos térmicos, sustancias químicas y en los últimos años se ha probado el uso de la radiación UV-C sobre el control del crecimiento de bacterias, mohos y levaduras. El objetivo del presente proyecto de investigación fue estudiar el efecto de la radiación UV-C sobre el desarrollo fúngico poscosecha en uvilla (Physalis peruviana L.) orgánica. Se utilizaron frutos de uvilla orgánica recién cosechados (sector centro del cantón Cotacachi, Provincia de Imbabura, en una propiedad de socios de la empresa Sumak Mikuy pertenecientes a la UNORCAC (Unión de Organizaciones Campesinas e Indígenas de Cotacachi)). En la primera fase del estudio se aislaron e identificaron mohos causantes de pérdidas poscosecha a partir de frutos de uvilla que presentaron síntomas evidentes de ataque fúngico. Tanto en muestras de uvilla como en muestras de suelo del cultivo se identificaron los géneros:
Aspergillus spp., Cladosporium spp., Fusarium spp., Mucor spp., Penicillium spp.,
XVIII
consistió en la inoculación de diferentes concentraciones de propágulos (108, 106, 104) utilizando el estándar Mac Farland #2. Con el fin de seleccionar la dosis efectiva de radiación UV-C, las muestras se dividieron en 3 grupos: cajas tratadas (12 kJ/m2 y 23 kJ/m2) y no tratadas (controles) y se seleccionó la dosis en la que existió menor crecimiento de colonias UFC/mL. Al realizar la comparación de las muestras control frente a las tratadas, éstas últimas presentaron menor crecimiento en cuanto al número de UFC/mL en la mayoría de los mohos, por ejemplo, para la concentración 106 de la muestra control, el crecimiento del Aspergillus spp., fue muy numeroso para contar, mientras que con la aplicación de 12 kJ/m2 se encontraron 9 UFC y al aplicar la dosis de 23 kJ/m2 se encontraron 2 UFC. Es importante mencionar que a medida que la concentración de propágulos disminuyó se hizo evidente el efecto de la radiación UV-C. Es decir, en general, el tratamiento con radiación UV-C redujo el crecimiento de mohos, disminuyendo su desarrollo. El mayor efecto se observó cuando se aplicó la dosis de 23 kJ/m2, por lo tanto esta dosis se seleccionó para las siguientes etapas del estudio. En la tercera fase de estudio se seleccionó el tiempo de almacenamiento en el que la fruta presentó desarrollo fúngico (cualitativo in vivo) y el efecto de la radiación UV-C sobre el crecimiento de mohos inoculados artificialmente en uvillas sanas. Por ejemplo el
XX SUMMARY
CAPÍTULO 1 1. INTRODUCCIÓN
En el presente capítulo se describen generalidades de la uvilla (Physalis peruviana L.) y las principales pérdidas poscosecha causadas por hongos en este cultivo. Además de los métodos que actualmente se aplican para el control de enfermedades poscosecha, así como los usos de la radiación UV-C en productos frutihortícolas.
1.1ANTECEDENTES
La uvilla (Physalis peruviana L.), conocida también como uchuva, es una fruta climatérica, no tradicional de mucha importancia. Es originaria de los Andes sudamericanos (Perú, Ecuador, Colombia y Bolivia) donde fácilmente se encuentran ejemplares silvestres (Sánchez, 2002). Se caracteriza por su fruto anaranjado (baya carnosa), cubierto por un cáliz que lo protege de patógenos, insectos y condiciones ambientales adversas. Presenta sabor dulce y es apetecida por su alto contenido de vitaminas A y C, además de hierro y fósforo (Almanza, y col., 1993) que le atribuye sus propiedades nutricionales y medicinales. Pertenece al grupo de frutas semi-ácidas, se la consume sola, en almíbar, en postres y con otras frutas dulces (CICO-CORPEI, 2009).
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Según Vásquez (sin fecha), del programa de fruticultura del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), en el Ecuador existen entre 250 y 300 ha de uvilla (Physalis peruviana L.) sembradas. El 80% de la producción se exporta, sus principales mercados son Francia, Holanda, Alemania, Bélgica e Inglaterra. Se calcula que el área en producción actual está entre las 250 y 300 ha, aunque no existe información actualizada sobre las producidas exactamente. Se señala además que el éxito de esta fruta está en el correcto manejo de factores productivos y el cumplimiento de las exigencias que los mercados imponen, dentro de los cuales ha tomado importancia el manejo integrado de plagas y enfermedades, ya que de estos depende la calidad de la fruta.
Sin embargo, los agricultores enfrentan durante la etapa de producción el manejo de enfermedades ocasionadas por hongos, bacterias y nematodos. Además, la uvilla
(Physalis peruviana L.) es atacada por algunos insectos-plagas que afectan el capacho (o capuchón), el fruto y las hojas, ocasionando en algunos casos la pérdida en rendimientos y en la calidad final del producto.
dificultad de conservación, así como las alergias e intoxicaciones en los consumidores (Rodríguez, 2006).
Las enfermedades que con mayor frecuencia se presentan en el cultivo de uvilla son: mancha gris, muerte descendente, esclerotiniosis, mal de semillero, secamiento descendente de ápice del cáliz y nematodos (Blanco, 2000).
En los últimos años investigaciones de varios frutos (Rivera–Pastrana y col., 2007), han venido desarrrollando diferentes tecnologías poscosecha que en conjunto con programas de buenas prácticas de manejo del producto, permiten reducir las pérdidas por ataque de fitopatógenos, alteraciones fisiológicas, daños mecánicos, entre otros.
Dentro de los métodos y prácticas para el control de plagas está el control químico indiscriminado y manejo integrado de plagas. El uso de tratamientos con fungicidas para el control del ataque de microorganismos durante la poscosecha se ha visto restringido por los residuos que dejan en el producto y que pueden afectar la salud del consumidor. En general, los tratamientos térmicos favorecen el control de microorganismos, pero causan cambios en la calidad visual y sensorial del producto con pérdidas de color, firmeza y aumento de algunos compuestos bioactivos (fenoles, flavonoides, fitoalexinas y otros) (Shama, 2007).
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Otro método que muy pocos agricultores aplican porque resulta un poco complejo, también conocido como MIP, según explica Ramos (sin fecha), “es la integración de diversas prácticas, instrumentos y materiales de control, incluyendo la consideración de los enemigos naturales de las plagas, la rotación de cultivos y el uso de variedades resistentes a las plagas”.
Por lo anteriormente mencionado, se han desarrollado métodos de control alternativos y seguros (Artés, 1995) como el uso de la radiación UV-C como posible estrategia en la tecnología poscosecha, basándose en el concepto de “hormesis” (Luckey, 1980), definido como la estimulación de un efecto beneficioso en los tejidos en respuesta a dosis bajas o subletales de un agente causante de estrés físico o químico.
La radiación UV-C es un tratamiento de bajo costo, fácil aplicación, no deja residuos, no afecta las características sensoriales (sabor y aroma) del producto y permite la conservación de frutas y hortalizas (Rivera-Pastrana y col., 2007).
Es así que, la radiación UV-C ha demostrado efectividad en la reducción del crecimiento de microorganismos en frutos (Stevens, y col., 1998). El tratamiento con radiación UV-C fue aplicado en frutos de fresa para controlar la pudrición causada por
radiación UV-C no se ha aplicado en la uvilla (Physalis peruviana L.), es por esto que el presente estudio pretende conocer el efecto de la radiación UV-C para control del decaimiento poscosecha de la uvilla (Physalis peruviana L.) orgánica.
1.2JUSTIFICACIÓN
En los últimos años la necesidad de la aplicación de tecnologías alternativas de conservación como la radiación UV-C ha incrementado, debido a que existen muchos métodos de control que son aplicados en la industria frutihortícola como sustancias químicas, antifúngicas que perjudican la salud del consumidor.
Una de las características que se ha comprobado con el uso de la radiación UV-C como tratamiento poscosecha es mantener y/o mejorar las propiedades nutricionales de los frutos en los que ha sido aplicada, esta tecnología forma parte de las llamadas “tecnologías limpias”, es decir que no contamina el ambiente, no deja residuos y prolonga la vida útil del producto.
Está probado el uso de radiación UV-C para la reducción del decaimiento en productos IV GAMA (mínimamente procesados) de mango (González-Aguilar y col., 2007), melón (Lamikanra y col., 2005), tuna (Piga y col., 1997), pimiento (Vicente y col., 2005), entre otros. Es así que se hace necesaria la investigación sobre otro tipo de frutos exóticos como la uvilla (Physalis peruviana L.), que es una fruta muy apetecida en el mercado nacional e internacional.
6
peruviana L.). Por otro lado, los resultados de este trabajo de investigación podrán ser utilizados para el diseño de un equipo de radiación UV-C que pueda utilizarse a nivel de campo, como una alternativa para controlar el decaimiento y reducir pérdidas poscosecha en uvilla (Physalis peruviana L.).
El presente trabajo de investigación forma parte del proyecto de investigación “Estudio de la aplicación de radiación UV-C y atmósfera modificada para disminuir el deterioro de uvilla (Physalis peruviana L.) de exportación” desarrollado en los laboratorios de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1.3OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Estudiar el efecto de la radiación UV-C sobre el decaimiento poscosecha en uvilla
(Physalis peruviana L.) orgánica.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Aislar e identificar mohos causantes del decaimiento poscosecha en uvilla (Physalis peruviana L.) orgánica.
• Determinar la dosis efectiva de radiación UV-C para control del crecimiento de mohos en uvilla (Physalis peruviana L.) in vitro.
1.4HIPÓTESIS
El tratamiento de radiación UV-C permite reducir el desarrollo fúngico en uvilla
(Physalis peruviana L.) e incrementar la vida poscosecha sin alterar sus propiedades organolépticas.
1.5METODOLOGÍA
El presente trabajo de investigación está divido en dos fases, la primera en la que se aislarán e identificarán los hongos causantes de pérdidas poscosecha en uvilla orgánica, y una segunda fase en la que se seleccionará y se estudiará el efecto de la radiación UV-C sobre el crecimiento de estos microorganismos, inicialmente in vitro y posteriomente sobre frutos de uvilla orgánica que no presenten signos de ataque fúngico.
Se utilizará uvilla (Physalis peruviana L.) orgánica, que muestre características de ataque fúngico, la cosecha se realizará en un cultivo ubicado en el sector centro del cantón Cotacachi, Provincia de Imbabura, en una parcela de propiedad de socios de la empresa Sumak Mikuy pertenecientes a la UNORCAC (Unión de Organizaciones Campesinas
e Indígenas de Cotacachi).
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9
CAPÍTULO 2 2. MARCO TEÓRICO
El presente capítulo trata sobre las principales enfermedades poscosecha causadas por hongos, los principales tratamientos antifúngicos poscosecha que se usan a nivel de la industria frutihortícola, así como los fundamentos del uso de la radiación UV-C y su efectividad en el control del decaimiento de frutas.
2.1UVILLA (Physalis peruviana L.)
La uvilla (Physalis peruviana L.) es una fruta climatérica, fue conocida por los Incas, originaria de los Andes sudamericanos específicamente Perú y Chile. Crece en forma silvestre en muchas zonas de la región andina y se la cultiva en huertas y jardines. Colombia es el mayor productor de uvilla en el mundo, seguido por Sudáfrica. Actualmente en Ecuador es cultivada comercialmente para exportar a los mercados del hemisferio norte. Fue introducida a los trópicos de Asia, India, Java, Australia y África del Sur (Sanjinés y col., 2006).
Tabla 1. Nombre común de la uvilla en diferentes países (Sernaqué y col., 2005)
La planta de la uvilla (Physalis peruviana L.) es de tipo arbustiva (figura 1), con una raíz fibrosa que se encuentra a más de 60 cm de profundidad en el suelo. Posee un tallo algo quebradizo de color verde, con vellosidades de textura muy suave al tacto.
PAÍS NOMBRE COMÚN
África del Sur Pompelmoes
Alemania Esbarre Judaskirsche
Bolivia Capulí Brasil Manatí, Cucura, Imbauba Mansa,
Puruma
Chile Capulí o amor en bolsa Colombia Uvilla, uva de monte, caimarón,
uchuva
Estados Unidos Bell peppe, cape gooseberry
Francia Coqueret du perou
México Cereza del Perú
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Figura 1. Planta de uvilla
Las hojas son enteras, similares a un corazón pubescente y de disposición alterna. Las flores son hermafroditas de cinco sépalos (figura 2), con una corola amarilla y de forma tubular.
Figura 2. Flor y hoja de uvilla
2.1.1 CARACTERÍSTICAS DEL FRUTO
4 y 10 g; está cubierto por un cáliz formado por cinco sépalos que le protege contra insectos, pájaros, patógenos y condiciones climáticas extremas. Su pulpa presenta un sabor ácido azucarado (semiácido) y contiene de 100 a 300 semillas pequeñas de forma lenticular.
Figura 3. Fruto de uvilla
En la figura 4a, se indican los diferentes grados de madurez de capuchón de uvilla, y en la figura 4b, se muestran los distintos grados de madurez de los frutos de uvilla.
Figura 4. Grados de madurez uvilla (a) con capuchón y (b) frutos de uvilla (Calvo-Villegas, 2009)
2.1.1.1TAXONOMÍA
En la tabla 2, se describe la clasificación taxonómica del cultivo de uvilla (Physalis peruviana L.).
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Tabla 2. Clasificación Taxonómica de la uvilla (Muñoz-Cedeño, 2003) CLASIFICACIÓN NOMBRE
Nombre científico: Physalis peruviana L.
Nombre vulgar: Uchuva-Uvilla
Reino: Vegetal Tipo: Fanerógamas Clase: Dicotiledóneas Subclase: Metaclamidea Orden: Tubiflorales Familia: Solanáceae
Género: Physalis
Especie: peruviana
2.1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRICIONAL
Tabla 3. Composición química y nutricional de la uvilla (Muñoz-Cedeño, 2003) Componentes 100 g de
Pulpa
Calorías 49%
Agua 82,4 g
Proteínas 0,3 g
Lípidos 0,6 g
Carbohidratos 15,5 g
Fibra 0,9 g
Ceniza 0,3 g
Calcio 9,00 g
Fósforo 21,0 g
Hierro 1,70 mg
Vitamina A 730 UI
Vitamina C 20,00 mg
Riboflavina B2 0,17 mg
Niacina 0,8 mg
Tiamina B1 0,10 mg
Ácido ascórbico 43 mg
La uvilla es una excelente fuente de Vitamina A (730 UI de caroteno por 100 g) y vitamina C, como también de vitaminas del complejo B (tiamina, niacina y vitamina B12), resalta su contenido de fósforo y proteína, que son excepcionalmente altos para una fruta (Muñoz-Cedeño, 2003).
Además de sus propiedades nutricionales, Vallejo (sin fecha), destaca importantes propiedades medicinales atribuidas a este fruto, se puede mencionar por ejemplo que:
Reconstruye y fortifica el nervio óptico. Elimina la albúmina de los riñones.
Se utiliza como adelgazante, se recomienda la preparación de jugos, infusiones con las hojas y consumo del fruto fresco.
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Constituye un excelente tranquilizante debido al contenido de flavonoides.
2.1.3 USOS DE LA UVILLA
En la industria la uvilla se utiliza en la fabricación de:
Salsas, mermeladas, jugos, pulpas, dulces, bocadillo, fruta deshidratada, la pectina de la uvilla, mermelada con flores de saúco, conservas, helados, glaseados, licores, néctares.
Las hojas y la fruta son usadas también en la industria química y farmacéutica. Además es ampliamente utilizada para la preparación de ensaladas, decoración de postres, cócteles, salsas, “chutneys”, platos gourmet, azucarada, adorno, acarameladas, tarta de uvilla, uvilla a la crema (Benítez-Velasco y col., 2007).
2.1.4 VARIEDADES O ECOTIPOS DE UVILLA
Benítez-Velasco y col., (2007) realizaron estudios sobre los ecotipos de uvilla que se desarrollan en el Ecuador, estos son:
• Colombiano o Kenyano: Es una uvilla que se caracteriza por tener el fruto grande de color amarillo intenso, su concentración de ácidos cítrico es menor que el del resto de materiales, sin embargo por su aspecto fenotípico es altamente demandado por los mercados de exportación.
• Ambateño: Es una uvilla con fruto mediano, color verde y amarillo que tiene una alta cantidad de sustancias que le dan un sabor agridulce y aroma que destaca sobre el resto de ecotipos.
2.2CULTIVO DE UVILLA EN EL ECUADOR
Las principales zonas aptas para desarrollar cultivos de uvilla se encuentran en los valles del callejón interandino (figura 5), y en las partes bajas de las cordilleras de todas las provincias de la sierra ecuatoriana. Para realizar el cultivo de la uvilla se deben tener en cuenta las tierras con características frutícolas además de las zonas ecológicas aptas (INIAP, 1999). Las zonas óptimas para el cultivo de la uvilla desde el punto de vista climático son todas aquellas que circundan los siguientes poblados:
Región norte: Tufiño, C. Colón, Los Andes, García Moreno, Bolívar, Ibarra, Atuntaqui, Cotacachi y Otavalo, Cayambe, La Esperanza, Otón, Tabacundo, Pomasqui, Yaruquí, Pifo, Tumbaco, Nono, Nanegal, Machachi.
Región Central: Latacunga, Salcedo y Pastocalle, Saquisili, Pujili, Pelileo, Huachi, Montalvo, Mocha, Patate. Puela, El Altar, Penipe, San Andrés, Guano, Cambo Columbe, Guamote, Pallatanga, Palmira, Alausí.
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Figura 5. Zonas de cultivo de uvilla en el Ecuador (Anónimo, sin fecha)
Según Chicaiza (2008), el cultivo de uvilla se encuentra ubicado en suelos de 1000 hasta los 3000 m.s.n.m., con una temperatura promedio de 14 a 18 º C; las plantas pueden tener una vida útil de 3 años y requieren precipitación de 400 a 600 mm durante todo el año.
2.2.1 COSECHA
La cosecha se inicia alrededor de los cinco a seis meses luego del transplante dependiendo de la altitud del cultivo, la cosecha se realiza una vez a la semana por aproximadamente 30 semanas (Narváez, 2003).
exportadores presentándose pérdidas por rechazo del producto, el cual no cumple con los requerimientos exigidos por el mercado (Narváez, 2003).
El mercado nacional exige menores requerimientos de calidad, la fruta debe estar madura, es decir con un color anaranjado brillante. Para el mercado externo las exigencias son mayores, en cuanto al punto de maduración, se recomienda cosechar cuando el fruto tiene color amarillo (3/4 de maduración), es importante destacar que los últimos estudios realizados por Fischer (2000) indican que la uvilla es un fruto climatérico, es decir, que una vez retirada de la planta, continúan todos sus procesos internos de maduración. El color del capuchón es un indicador de fácil uso para el agricultor que determina la madurez de los frutos (figura 6), el cambio de color del capuchón de verde a amarillo indica el comienzo de su maduración, el punto de cosecha tiene como indicativo un color más cercano al amarillo que al verde (Chicaiza, 2008).
Figura 6. Cambio del color del capuchón.
2.2.1.1MÉTODOS DE COSECHA
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• Se debe hacer en lo posible en las horas de la mañana, para evitar que la luz solar deshidrate los frutos cosechados.
• Los frutos se deben cortar con tijeras, evitando el mal trato de la planta, las tijeras deben ser desinfectadas en una solución de agua con yodo agrícola antes de pasar a la siguiente planta.
• Cosechar únicamente los frutos sanos y maduros, que contengan todo el pedúnculo (figura 7).
Figura 7. Cosecha de la fruta
• Los frutos cosechados deben colocarse en recipientes o gavetas muy limpios, con una capacidad máxima de 10 kg para evitar el apisonamiento y maltrato del fruto. • Evitar el manipuleo excesivo de la fruta.
La fruta debe ser comercializada hasta 12 horas después de la cosecha, de lo contrario la temperatura a almacenarse será de 4º C y 90 % de humedad relativa, en estas condiciones puede ser comercializada la uvilla sin causar daños a la salud en los dos días siguientes (Narváez, 2003).
adecuado manejo agronómico, especialmente relacionado con las prácticas de fertilización, podas, controles fitosanitarios y suministro de agua, el cultivo puede alcanzar una vida productiva hasta de 2 años (Zapata y col., 2002).
2.2.1.2POSCOSECHA DE UVILLA
Se define la poscosecha como todas las actividades que van desde la recolección hasta que la fruta llega al consumidor final (Narváez, 2003), esto conlleva al conocimiento de características tales como:
• Comportamiento fisiológico.
• Deterioro del producto.
• Estrategias para retardar el envejecimiento.
• Técnicas de almacenaje.
Comportamiento fisiológico: algunos estudios realizados con la uvilla indican que ésta tiene un comportamiento a fruto no climatérico (Villamizar y col., 1993), sin embargo estudios posteriores tomando como base la tasa respiratoria de la uvilla, la clasificó como un fruto climatérico, importante resultado para la determinación del punto de la cosecha, así como tiene implicaciones en el manejo poscosecha (Narváez, 2003) de la fruta.
Los problemas más importantes que se presentan en esta etapa, y que provocan el deterioro del producto, incluyen:
21 • hongos en el cáliz
• hongos en el fruto
• ablandamiento
• pudrición
• cambios de sabor
De los defectos nombrados anteriormente, el deterioro provocado por hongos constituye la causa principal de las pérdidas poscosecha en la uvilla.
2.2.2 ENFERMEDADES LIMITANTES CAUSADAS POR HONGOS EN EL CULTIVO DE UVILLA
La problemática fitopatológica se presenta en las plantas desde los primeros estados de desarrollo hasta la fase de poscosecha, con posibilidades de tener una alta incidencia en los costos de producción. Cuando las pérdidas son críticas, los organismos causales de tales enfermedades adquieren importancia económica y se vuelven objeto de observación y estudio; es también cuando el diagnóstico que permite identificar la etiología de las enfermedades resulta primordial para adoptar medidas de control (Blanco, 2000), según este autor, las enfermedades que con mayor frecuencia se presentan en el cultivo de uvilla son: mancha gris, muerte descendente, esclerotiniosis, mal de semillero, secamiento descendente de ápice del cáliz y nematodos.
• MAL DE SEMILLEROS, DAMPING-OFF
Organismo causal: Phytium spp., Rhizoctonia spp.,y Fusarium spp., producen síntomas similares en cualquiera de las fases de desarrollo de la plántula (Zapata y col., 2002).
Síntomas: Los síntomas producidos por la enfermedad en los semilleros varían con la edad y la etapa de desarrollo de las plántulas, pero el síntoma más común es la pudrición de las raíces y/o de los tallos, sin embargo también se presenta amarillamiento y necrosis de las plántulas, acompañadas de depresiones en la base de los tallos. El mal de semillero se puede presentar en todos los cultivos que requieren de la práctica de germinación de la semilla, desarrollando de las plántulas y su posterior transplante al campo. Cuando el ataque de la enfermedad es temprano y la humedad en los semilleros es excesiva, las pérdidas pueden llegar a ser del 100%.
Manejo: Se puede prevenir por medio de la desinfección de suelo y semilla y mediante un buen drenaje del suelo y curativo con aplicación de fungicidas.
• MANCHA GRIS
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Figura 8. a) Síntoma en la hoja de uvilla y b) síntoma en el capuchón (Zapata y col., 2002)
Manejo: Se puede evitar la aparición del hongo mediante la buena aireación del cultivo, manejo de malezas y de la nutrición, sin embargo si se ve atacado es necesario el control químico.
• MUERTE DESCENDENTE, MAL DE TIERRA Organismo causal: Phoma spp.
Síntomas: Se localiza en tallos, hojas, capuchón y frutos de la planta en cualquier estado de desarrollo. En las hojas los primeros síntomas se presentan como manchas oscuras muy pequeñas, que ocurre cuando existe alta humedad y temperatura baja, luego las lesiones se pueden unir dando origen a grandes manchas necróticas de forma irregular, como se observa en la figura 9a (Zapata y col., 2002).
Las lesiones también se encuentran presentes en el cáliz o capuchón (figura 9b), mostrando los mismos síntomas que ocasionan en las hojas; la mancha avanza en forma irregular, tomando una coloración café claro en los primeros estados, que luego se torna más oscura. El fruto también puede ser atacado por el patógeno, mostrando que la enfermedad en la mayoría de los casos se inicia en el punto de inserción del fruto con el pedúnculo. Generalmente la lesión rodea el tejido y avanza hasta el extremo opuesto del fruto, la mancha se torna más oscura y cuando se presenta alta humedad se desarrolla un micelio de color blanco (Zapata y col., 2002).
Figura 9. a) Mancha en las hojas y b) sintomatología en el cáliz de la uvilla (Silva-Tamayo, 2006)
Manejo: el manejo de la enfermedad se basa principalmente en utilizar prácticas adecuadas de cultivo tales como: distancias de siembra amplias; amarre en “V” con el fin de que la planta tenga suficiente aireación; podas sanitarias periódicas; recolección y destrucción de frutos enfermos; nutrición balanceada; manejo de malezas sin dejar el suelo completamente descubierto. Se recomienda la aplicación preventiva de fungicidas antes de la multiplicación de las primeras lesiones.
• ESCLEROTINIOSIS, MOHO BLANCO, PUDRICIÓN DURA Organismo causal: Sclerotinia sclerotiorum
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Síntomas: se presenta lesiones húmedas, con áreas de tejido decolorado se vuelve plomizo marrón y cubiertas por una capa de micelio algodonoso blanco en cualquier parte de la planta siendo muy común en el tallo a nivel del cuello de la planta.
La médula central del tallo se destruye y este vacío se llena de micelio blanco que posteriormente se transforma en pequeñas estructuras duras y negras que son los esclerocios (Chicaiza, 2008).
Manejo: se recomienda utilizar distancias de siembra adecuadas, para mantener aireado el cultivo; se debe retirar y destruir cuidadosamente las plantas afectadas, en caso de terrenos planos se debe realizar drenajes y cuando se presenten los síntomas iniciales, se recomienda una o dos aplicaciones de fungicidas específicos a todo el cultivo para evitar la diseminación de la enfermedad (Zapata y col., 2002).
• MANCHA NEGRA DE LAS HOJAS
Organismo causal: Alternaria spp. Las esporas de la enfermedad se localizan en el envés de la hoja (figura 10), se diseminan por el viento y necesitan de alta humedad para germinar.
Figura 10. Hoja afectada por Alternaria spp.
Manejo: Para esta enfermedad no se ha efectuado un programa de manejo integrado en el cultivo de la uvilla. Sin embargo, la utilización de ciertos fungicidas para el control de otras enfermedades importantes, tienen un efecto directo sobre la incidencia y severidad de esta.
• MOHO GRIS
Organismo causal: Botrytis spp.
Síntomas: De muestras de frutos enfermos provenientes de varias zonas del país se han aislado algunos hongos afectando considerablemente el fruto. Los síntomas consisten en manchas necróticas de forma irregular que al colocarlos en condiciones de cámara húmeda desarrollan un micelio de color gris (figura 11), que puede cubrir completamente el fruto.
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Figura 11. Moho gris en hoja
Manejo: Aún no se han desarrollado estrategias de manejo para esta enfermedad, sin embargo en casos muy extremos se puede implementar algunas estrategias usadas en otros cultivos frutícolas que se desarrollan en las mismas condiciones climáticas.
• SECAMIENTO DESCENDENTE DEL ÁPICE DEL CÁLIZ
De acuerdo con Rao y Subramonian (1976) esta enfermedad se da en poscosecha, el secamiento descendente del cáliz es atribuido al complejo de hongos Cladosporium spp. y Alternaria spp.; en este caso inicialmente el ápice cambia de turgencia, se acartona, se vuelve seco y áspero al tacto; el color verde amarillento normal en ésta época de maduración del fruto se torna pálida y translúcida y se produce un secamiento gradual del cáliz en dirección de la base, en esta fase el fruto como tal no es afectado. Posteriormente el cáliz se seca completamente y los frutos caen al suelo en su mayoría (Silva-Tamayo, 2006).
• MANCHA GRASIENTA
los cultivos se ven seriamente limitados en su crecimiento a causa de un patógeno bacteriano muy destructivo en diferentes etapas de la planta (Silva-Tamayo, 2006). Organismo causal: Xanthomonas spp.
Síntomas: No se conoce el mecanismo de diseminación de la enfermedad ni los factores climáticos que favorecen su desarrollo. El daño consiste en la presencia de manchas pequeñas que en pocos días se toman grandes y decoloran el tejido dando la apariencia de papel parafinado o engrasado (figura 12). El patógeno no afecta al fruto, pero deteriora su apariencia reduciendo la calidad para el mercado externo; como el producto con destino al mercado nacional se consume sin capacho, este daño no tiene importancia. Hasta ahora no se conocen métodos de control en campo (Zapata y col., 2002).
Figura 12. Frutos de uvilla con síntomas de Mancha Grasienta en la parte superior del capuchón
• LOS NEMATODOS COMO PATÓGENOS
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plantas lesiones, clorosis, deformaciones de los órganos y pérdida de vigor, sino también, a que en el sitio donde se inicia el ataque se convierte en puerta de entrada para hongos, bacterias y virus que pueden llegar a causar daños más severos que aquellos ocasionadas por el nematodo mismo (Blanco, 1986).
2.2.3 MANEJO DE LA PRODUCCIÓN ORGÁNICA DE UVILLA
En la producción de uvilla (Physalis peruviana L.) orgánica (figura 13), se utiliza compost, humus de lombriz y el estiércol fresco de ganado, cuyes, gallinas y llamas para nutrir al cultivo.
Para combatir a las diferentes plagas que tiene el cultivo, los agricultores usan insecticidas naturales a base de ají, ajo, cebolla y alcohol.
Figura 13. Cultivo de uvilla orgánica en Cotacachi
Las podas son importantes para eliminar la materia verde que consumirá nutrientes del suelo innecesariamente.
La inclinación evita la acumulación del agua en las plantas y así crecen mejor. Los cortes inclinados se realizan con tijeras, con el fin de hacer una buena poda en las ramas y evitar dañar los cultivos de la uvilla.
Se debe cortar las hojas pequeñas y ramas torcidas y leñosas. La poda se hace al inicio del cultivo cuando la planta tiene 15 cm.
Los campesinos e indígenas realizan, por lo menos, tres podas en los cuatro primeros meses de las plantas. Luego se aplica el tutoraje para conseguir que la luz solar llegue a todas las ramas y guiar su crecimiento (Guitarra, 2008).
31 2.2.4 TÉCNICAS POSCOSECHA
• SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
Para la selección se tiene en cuenta el tamaño, madurez y sanidad, se descartan todas las frutas que no reúnan todas las características de la comercialización.
Para el caso de uvilla de exportación, se abre el capuchón con cuidado, se revisa el fruto completamente, teniendo cuidado con revisar las pequeñas lesiones bajo el pedúnculo. Se descartan las frutas enfermas, descompuestas o con mal formaciones. El lugar donde se realiza esta labor debe ser cubierto, fresco y limpio., según el diámetro ecuatorial se han determinado 5 calibres (Narváez, 2003).
• TRANSPORTE
Las uvillas son trasladas en gavetas al interior de las instalaciones de la planta, el transporte, es de primordial importancia ya que evita el daño mecánico producido por golpes, vibraciones o cambios de temperatura (figura 14), que pueden producir condensación de humedad. Los productos deben transportarse protegidos de la intemperie y, cuando corresponda, refrigerados para impedir su contaminación o deterioro (IICA, 2006).
2.2.5 PRESENTACIÓN DE LA FRUTA
Cada uvilla debe tener su cáscara lisa, sin manchas, golpes, ni picaduras; debe lucir fresca y tener buen aroma y forma.
• ÍNDICE DE MADUREZ (COSECHA PARA EXPORTACIÓN)
No se recomienda cosechar uvillas durante o luego de lluvia; en caso de ocurrir se debe dejar que puedan secarse al sol en la mata. Al inicio de su etapa de madurez las frutas caen naturalmente al suelo, sin embargo el proceso de maduración continúa hasta que el color cambia de verde a amarillo–dorado, como se indica en la figura 15, deben realizarse cosechas periódicas cuando ha iniciado el amarillamiento para evitar que caigan los frutos (Peralta, 1998).
Figura 15. Grados de madurez de la uvilla (Zapata y col., 2002)
• CARACTERÍSTICAS DEL EMBALAJE
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La uvilla también se empaca a granel en cajas de cartón con hoyos de respiración. Algunos exportadores ecuatorianos recomiendan utilizar mallas plásticas, a manera de fundas, para empacar las uvillas a granel antes de colocarlas en la caja (Benítez y col., 2007).
Figura 16. Empaque de uvilla para exportación (Benitez y col., 2007)
2.3HONGOS EN FRUTAS Y HORTALIZAS EN LA POSCOSECHA
micotoxinas, lo cual representa un fuerte riesgo para la salud del consumidor (Trigos y col., 2008).
La principal causa de deterioro de los alimentos se debe a la presencia de diferentes microorganismos, entre ellos bacterias, levaduras y mohos. El deterioro microbiano de los alimentos conlleva pérdidas económicas que afectan a todos los responsables de su elaboración y comercialización, desde el agricultor hasta al consumidor. Se calcula que más del 20% de todos los alimentos producidos en el mundo se pierden por acción de los patógenos (Gimferrer, 2009).
Las enfermedades de la poscosecha de los productos agrícolas son aquellas que se presentan después de la cosecha, provocando el deterioro de los mismos antes de ser consumidos o procesados. Las frutas y hortalizas frescas son generalmente las más susceptibles al deterioro poscosecha (Anónimo, 2007), lo cual puede deberse a las siguientes razones:
a) cambios fisiológicos como la senescencia y la maduración,
b) daños físico-mecánicos causados por magulladuras por roce, compresión, o impacto, c) daño químico y
d) descomposición por microorganismos, considerados causas patológicas.
Las pérdidas poscosecha por causas patológicas pueden ser de naturaleza cualitativa o de naturaleza cuantitativa.
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destrucción real del tejido aprovechable. Estas enfermedades son particularmente importantes en frutas y hortalizas de exportación, en las cuales se enfatiza la calidad visual y aún daños pequeños pueden tornar el producto inaceptable en el mercado (Anónimo, 2007).
Por su parte, las pérdidas cuantitativas son el resultado de la destrucción rápida y extensiva de tejido en toda la anatomía del producto, causado por los microorganismos. Los hongos son comúnmente los causantes del deterioro patológico de frutas y productos. Una amplia gama de hongos han sido caracterizados como causantes del deterioro patológico en una variedad de productos, siendo los más comunes algunas especies como Alternaria, Botrytis, Diplodia, Monilinia, Pennicillium, Colletotrichum, Phomopsis, Fusarium, Rhizopus y Mucor (Anónimo, 2007).
Adicionalmente, los hongos presentes durante el período poscosecha generalmente muestran crecimiento óptimo a 20-25 ºC, dependiendo de la especie, aunque algunos de ellos responden óptimamente a temperaturas ligeramente superiores. En general, las temperaturas máximas que toleran los hongos para su crecimiento son 32 a 38 ºC, aunque algunas especies pueden crecer aún a mayores temperaturas.
consecuencia de los daños en su integridad física que sufren durante y después de la cosecha.
2.3.1 TRATAMIENTOS POSCOSECHA ALTERNATIVOS ANTIFÚNGICOS DE FRUTAS Y HORTALIZAS
Los principales tratamientos antifúngicos con principios físicos son los tratamientos térmicos (el curado, el uso de agua caliente), atmósferas modificadas y la irradiación (UV-C); además se utilizan tratamientos químicos, según se detalla a continuación: Tratamientos térmicos
• Curado: que consiste en el almacenamiento a alta temperatura (>30ºC) y humedad relativa (>90%) durante 1-3 días con aire caliente. Su uso no es comercial por lo que es poco práctico, coste elevado y puede tener efectos adversos en la calidad (Palou, 2009).
• Agua caliente: Estos tratamientos pueden resultar útiles en muchos casos para el control de hongos ya que las esporas de los mismos se encuentran en forma latente a nivel superficial o entre las primeras capas de células por debajo de la piel de los frutos. Estos tratamientos comúnmente se aplican durante pocos minutos, ya que el agua es un medio de transferencia de calor más eficiente que el aire (Shellie y Mangan, 1994). Se realiza una inmersión en baños de 1-3 min en agua con temperaturas mayores a 50ºC. Es sencillo y práctico, es un buen tratamiento complementario (Palou, 2009).
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resulta de utilidad tanto para controlar patógenos como para eliminar suciedad de la superficie de los productos (Prusky y col., 1999; Fallik y col., 1996).
En general los tratamientos térmicos favorecen el control de microorganismos, pero causan cambios en la calidad visual y sensorial del producto con pérdidas de color, firmeza y aumento de algunos compuestos bioactivos (fenoles, flavonoides, fitoalexinas y otros) (Shama, 2007).
Tratamientos químicos
Los tratamientos químicos son sustancias alternativas a los fungicidas y se basan en aditivos alimentarios y sustancias GRAS (Generally Recognized as Safe, generalmente reconocidas como seguras) (Namesny, 2009).
De estos, los antimicrobianos más comúnmente utilizados incluyen el ácido sórbico, el ácido benzoico y los compuestos sulfitados. Se usan principalmente para inhibir el crecimiento de hongos y levaduras. La acción de estos conservadores depende del pH, siendo más activos contra los microorganismos en los alimentos ácidos (Alzamora y col., 2004).
No obstante, presenta desventajas que pueden dejar un sabor residual en el producto, el cloro pierde rápidamente su actividad al contacto con materia orgánica o exposición con el aire, luz o metales y puede perjudicar la salud y seguridad del consumidor (Morales, 2009).
Los tratamientos químicos tienen efectos residuales sobre el medio ambiente y muchas veces pueden resultar tóxicos y no garantizan la inocuidad del alimento (Palou, 2009).
Sin embargo estos métodos de conservación a pesar de ser efectivos y permitir al alimento tener una vida de anaquel suficiente desde que se procesa hasta su consumo modifica de forma importante las características del alimento, por ejemplo al someter a un alimento a procesamiento térmico de 60 a 100°C por algunos segundos su valor nutrimental disminuye al perderse compuestos sensibles como las vitaminas, la textura y el flavor del producto también son alterados por la producción de compuestos secundarios indeseables generando un alimento de menor calidad, aunque el lado benéfico del uso del calor es la inactivación de enzimas, reducción de microorganismos y desarrollo de ciertas características del producto Chanes y Bermúdez (sin fecha).
Atmósferas modificadas y/o controladas
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kiwis, frutas y verduras deshidratadas, nueces y plátanos; mientras que el uso de AM en plátanos, lechugas, algunas variedades de repollo, espárragos, frambuesas, moras, arándanos, papas fritas, masas, cárnicos, mariscos, café y pollo (Del Valle y col., 1997).
Radiación
En los últimos años se ha desarrollado tecnologías emergentes que utilizan sustancias antifúngicas antagónicas de origen natural y tratamientos suaves que activen los mecanismos de defensa del producto, que permitan obtener un efecto benéfico en la calidad del producto (Shama y col., 2005). Entre estos tratamientos está la radiación ultravioleta (UV) de tipo C (UV-C), que puede ser considerada como una nueva tecnología para prolongar la vida poscosecha de frutas y hortalizas enteras o cortadas.
La radiación UV-C, una tecnología no térmica, podría ser una alternativa viable a la pasteurización de líquidos, o desinfección de alimentos, tratamientos térmicos o la aplicación de compuestos antimicrobianos. Por lo que, al aplicar este tipo de tratamientos, a menudo se reducen características sensoriales y nutritivas del alimento (Butz y Tauscher, 2002).
2.4RADIACIÓN ULTRAVIOLETA
Figura 17. Espectro electromagnético (Anónimo, 2009)
La luz ultravioleta puede producirse de forma natural que proviene del sol y artificialmente por medio de lámparas de vapor de mercurio de alta y baja presión, siendo más conocidas estas últimas (Anónimo, 2009).
La intensidad de la radiación UV se expresa como irradiancia o flujo de intensidad (W/m2) y la dosis, que es una función de la intensidad y el tiempo de exposición se expresa como exposición radiante (kJ/m2).
Un espectro relativamente amplio de tratamientos se ha utilizado en frutas y verduras, pero en la mayoría de los casos las dosis utilizadas varían de 0.2-20 kJ/m2 (D`hallewin, G. y col., 2000).
Se diferencian tres bandas de radiación UV: UV-A, UV-B y UV-C (Anónimo, 2009a). • Radiación UV-A (onda larga): va justo debajo de la porción violeta del espectro
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• Radiación UV-B (onda media): abarca ondas entre los 280 y 315 nm. Este tipo de radiación es biológicamente destructiva y la exposición directa en humanos puede causar daños y quemaduras a la piel debido a que tan solo una pequeña cantidad nos llega a través de la capa de ozono. A pesar de tener mayor energía que los UV-A no penetra tan profundamente y nuestra piel no esta tan protegida contra la radiación UV-B.
• Radiación UV-C (onda corta): su longitud de onda está entre los 200 y 280 nm. Este tipo de radiación no se encuentra de forma natural ya que es absorbida por la atmósfera terrestre, pero si puede ser fabricada de forma artificial. También es producida por luminarias UV que se fabrican para la esterilización médica, doméstica, etc.
2.4.1 RADIACIÓN UV-C
Es la porción más energética del espectro electromagnético de la luz comprendida entre los 290 y 100 nm y posee una importante acción bactericida. La luz UV tiene mayor energía que la luz visible y se considera como radiación no ionizante aunque puede ionizar moléculas específicas en determinadas condiciones (Kovács y Keresztes, 2002), se ha utilizado como tratamiento para la desinfección superficial (Sizer y Balasubramaniam, 1999). Sin embargo hoy en día existe un interés creciente en el uso de la luz ultravioleta para la conservación de los alimentos.
algas. El mayor efecto germicida se obtiene entre 250 y 270 nm, pero puede disminuir a medida que la longitud de onda es mayor; por ejemplo, sobre 300 nm, el efecto germicida se niega (Bintsis y col., 2000; Morgan, 1989; Sizer y Balasubramaniam, 1999).
Por esta razón, una longitud de onda corta de 254 nm es absorbida causando cambios físicos en los electrones y rompiendo los enlaces del ácido desoxirribonucleico (ADN), evitando que estos microorganismos vivan y se reproduzcan. Esta longitud de onda corta es utilizada para la desinfección de superficies, el agua y algunos alimentos (Bintsis y col., 2000).
Actualmente, el uso de muchos tratamientos poscosecha con sustancias químicas causa problemas ecológicos o son potencialmente perjudiciales para el ser humano por lo que en muchos países se ha restringido su uso (Artés, 1995).
La radiación UV‐C, una tecnología no térmica, se ha aplicado en el procesamiento de alimentos para inactivar varios tipos de microorganismos (Guerrero‐Beltrán y col., 2004). Microorganismos como los hongos y levaduras pueden ser resistentes durante la desinfección, sin embargo, los altos niveles microbianos se deben tomar en cuenta cuando se utiliza la radiación UV-C para la desinfección.
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Dentro de las ventajas de la radiación UV-C es que no deja residuos y no afecta las características sensoriales (sabor, color y olor) del producto. Además, el uso de radiación UV-C para esterilización no genera residuos químicos. Es un proceso en frío que puede ser simple y efectivo a bajo costo comparado con otros métodos de esterilización.
La radiación UV-C se ha utilizado para desinfectar agua, asegurando el 99,99% de reducción microbiana después de un minuto de tratamiento, sin cambiar color, olor o pH (Snowball y Hornsey, 1988). La tecnología UV actualmente se usa en diferentes aplicaciones desde la protección básica de agua potable hasta un tratamiento final para enjuagues de limpieza de partes electrónicas libres de gérmenes. Desinfección de aguas residuales, aguas industriales de varias calidades y superficies de envases y alimentos (Anónimo, 2002b).
Asimismo, se ha comprobado que la aplicación de radiación ultravioleta corta (UV-C, 254 nm) a diferentes productos vegetales, controla el crecimiento microbiano y retrasa los procesos asociados con su maduración y senescencia. Se ha citado la reducción de crecimiento de patógenos poscosecha en fresa (Marquenie y col., 2002), uva (Nigro y col., 1998), calabacín (Erkan y col., 2001) y lechuga (Allende y Artés, 2003 a y b).
2.4.2 EFECTO DE LA RADIACIÓN UV-C SOBRE EL DECAIMIENTO DE FRUTAS Y HORTALIZAS
La radiación UV‐C se perfila como una de las tecnologías con mayor aplicación en el futuro, Cisneros‐Zevallos (2003) sugiere la aplicación poscosecha de un tipo de estrés abiótico controlado (por ejemplo la exposición a luz UV‐C) para inducir la producción e incremento de la síntesis de compuestos fotoquímicos con actividad nutracéutica o la reducción de compuestos indeseables. Así el control del estrés inducido por la luz UV‐C puede usarse como una herramienta para reforzar las propiedades benéficas de productos frescos enteros o cortados.
Se ha reportado que la exposición a dosis bajas de UV‐C retrasó la maduración y senescencia en manzana (Liu y col., 1991), mango (González‐Aguilar y col., 2001), durazno (González‐ Aguilar y col., 2004) y naranja (D´hallewin y col., 1999); sin embargo pocos estudios se han realizado para elucidar el modo de acción de la radiación UV‐C sobre estos sistemas.
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tamaño de la célula y estructura, pigmentación y la actividad de los sistemas implicados en la reparación del daño por radiación. Como norma general, según se indica en la figura 18, los mohos tienen células de estructuras más complejas que las bacterias y son mucho más resistentes a la UV-C germicida (Joux y col., 1999).
Figura 18. Dosis de radiación UV-C para controlar los diferentes microorganismos (Civello y col., 2006)
2004), pimiento (Mercier y col., 2001), mango (González-Aguilar y col., 2001), uva (Nigro y col., 1998) y tomate (Liu y col., 1993). Los efectos beneficiosos de la radiación UV-C se observaron notablemente en el decaimiento artificial inducido por la inoculación de patógenos más que en el de origen natural. Según Stevens y col. (1998), el número de frutos infectados con la podredumbre parda y el número de lesiones de cada fruto se redujeron con dosis horméticas de radiación UV-C en melocotones inoculadas artificialmente con Monilia fructicola.
El nivel de daño sufrido por el microorganismo depende de la cantidad de radiación efectivamente absorbida y la resistencia de un patógeno específico para la exposición de UV-C. En general, el rango de dosis utilizado para irradiar las frutas y verduras para afectar el crecimiento, la esporulación o la viabilidad de patógenos comunes responsables de la descomposición poscosecha (Shama y col., 2005), por ejemplo: dosis de 4,8 kJ/m2 controlan el crecimiento de Monilia fructicola (Stevens y col., 1998), mientras que para el control de Botrytis cinerea se ha usado dosis de 10 kJ/m2 (Marquenie y col., 2002).
Si bien la aplicación de la radiación UV-C ha sido ampliamente estudiada en cítricos, manzanas, uvas, melones, entre otros, son escasas las investigaciones que se han realizado para reducir el decaimiento poscosecha en frutas exóticas como la uvilla. Es por ello, que este proyecto de investigación pretende estudiar el efecto de la radiación UV-C sobre el desarrollo fúngico poscosecha en uvilla (Physalis peruviana L.)
CAPÍTULO III 3. METODOLOGÍA
En el presente capítulo se detalla la metodología aplicada para el aislamiento e identificación de mohos en uvillas, la selección de la dosis efectiva de la radiación UV-C para el control del decaimiento en uvilla, además del efecto de la radiación UV-UV-C sobre el crecimiento de mohos inoculados artificialmente en uvilla orgánica.
3.1MATERIAL VEGETAL
Para la realización de este trabajo de investigación se empleó uvilla orgánica (es decir que en su cultivo no se utilizan sustancias químicas como plaguicidas) con evidentes características de ataque fúngico. La cosecha se realizó en el sector centro del cantón Cotacachi, Provincia de Imbabura, en una parcela de propiedad de socios de la empresa Sumak Mikuy pertenecientes a la UNORCAC (Unión de Organizaciones Campesinas e Indígenas de Cotacachi).
Además de los frutos, se tomaron 6 muestras de suelo del cultivo, con el fin de conocer la población de mohos presentes en el suelo del cultivo de uvilla y relacionar con la contaminación de la fruta. Al finalizar la recolección de los frutos y las muestras de suelo, se trasladaron inmediatamente hasta los laboratorios de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica Equinoccial (Quito), donde se procedió a realizar los ensayos.
3.2AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE MOHOS DE UVILLA
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cosechada que presentaba síntomas evidentes de ataque fúngico (figura 19). Los frutos de uvilla se utilizaron sin desinfección y no se retiraron los capuchones.
Figura 19. Uvilla orgánica con ataque fúngico
Se pesó una muestra de 10 g de uvilla con capuchón y se suspendió en 90 ml de agua destilada estéril (dilución 10-1), se homogenizó, y a partir de ésta se realizaron cinco diluciones sucesivas (10-5) en tubos de ensayo que contenían 9 ml de agua destilada estéril. A partir de estas diluciones se inoculó 1 ml por la técnica de vertido en cajas petri con agar Sabouraud (Acumedia). Estas muestras se incubaron de 3 a 5 días a una temperatura de 25ºC.
Para aislar e identificar mohos del suelo de la plantación de uvilla se realizó el mismo procedimiento anterior pero con diluciones sucesivas hasta 10-8, de las cuales se inocularon las diluciones 10-4, 10-6 y 10-8.
se repitió hasta obtener, visualmente, colonias puras de cada tipo de hongo aislado. La pureza del cultivo se comprobó realizando una tinción con azul de lactofenol.
La identificación de los hongos se realizó mediante la observación microscópica, utilizando un microscopio binocular (modelo CX31 Olympus - Japón), con tinción simple utilizando azul de lactofenol y se comparó la morfología de cada hongo en el
Manual Introduction to Food-Borne Fungi (Samson y col., 1995). De esta forma se determinó el género y especie de cada uno de los hongos aislados tanto en los frutos de uvilla como en las muestras de suelo.
3.3SELECCIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA DE RADIACIÓN UV-C
Con el fin de determinar la dosis efectiva de radiación UV-C para el control del crecimiento de mohos aislados e identificados en el suelo y en la uvilla, se realizó un análisis al que se denominó ensayo cuantitativo in vitro según se detalla a continuación.
3.3.1 PREPARACIÓN DEL INÓCULO
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Figura 20. Remoción del micelo y esporas
La concentración de propágulos (esporas y micelio) fue determinada a través del estándar Mac Farland.
La escala Mac Farland relaciona “la turbidez de patrones de sulfato bárico” (mezcla de cloruro bárico al 1% y ácido sulfúrico al 1%) con el número de bacterias presentes en una muestra (Arcos y col., 2004).
Esta escala se basa en la capacidad de precipitación del cloruro de bario (BaCl2) en presencia del ácido sulfúrico (H2SO4); está compuesta por 10 patrones, cada uno con diferente composición los cuales permiten interpretar aproximadamente la concentración de las diluciones bacterianas (Díaz y col., 2005). La preparación del estándar Mac Farland se detalla en el Anexo 1.
3.3.2 INOCULACIÓN
inocularon por la técnica de extensión con perlas de vidrio estériles en agar Sabouraud (Acumedia).
Figura 21. a) Estándar Mac Farland #2 y b) comparación visual con suspensión de esporas
3.3.3 TRATAMIENTO CON RADIACIÓN UV-C
Inmediatamente después de la inoculación, las cajas petri se colocaron destapadas bajo cuatro lámparas UV-C (lámpara UV Germicidal G30T8) a una distancia de 30 cm y se irradiaron con dosis de 12 y 23 kJ/m2. La intensidad de la radiación se midió con un radiómetro digital UV (UVX Radiometer UVP). Las cajas inoculadas e irradiadas fueron incubadas de 3-5 días con una temperatura de 25ºC, a estas muestras se las denominó tratadas (irradiadas). De las mismas diluciones (108,106, 104) se inocularon e incubaron muestras directamente a 25ºC es decir, sin someter a radiación UV-C y a estas se les denominó control (no irradiados).
Transcurrido el tiempo de incubación se observó el crecimiento de los mohos en las cajas petri tratadas y controles; se realizó el recuento del número de unidades
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formadoras de colonias (UFC)/mL. Se comparó el crecimiento de cada uno de los mohos y las diferentes diluciones inoculadas y se determinó la dosis de radiación UV-C que produjo menor crecimiento de mohos.
Las dosis de 12 y 23 kJ/m2 de radiación UV-C se determinaron en una primera fase del proyecto de investigación “Estudio de la aplicación de radiación UV-C y atmósfera modificada para disminuir el deterioro de uvilla (Physalis peruviana L.) de exportación” desarrollado en los laboratorios de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica Equinoccial.
3.4INOCULACIÓN ARTIFICIAL DE MOHOS EN UVILLA
Con el fin de conocer el efecto de la radiación UV-C sobre el crecimiento de mohos inoculados artificialmente en uvillas, se realizó un ensayo de carácter cualitativo in vivo, con el fin de determinar el tiempo de almacenamiento en el que la fruta presente desarrollo fúngico. Para la evaluación del decaimiento se calificaron los frutos utilizando una escala subjetiva de desarrollo fúngico (a la que se denominó índice de decaimiento) de 1 a 4, donde: 1 = no hay desarrollo; 2 = desarrollo ligero; 3 = desarrollo moderado y 4 = muy desarrollado.
3.4.1 PREPARACIÓN DEL INÓCULO E INOCULACIÓN DE MOHOS
De cada uno de los mohos aislados e identificados se preparó una suspensión acuosa de propágulos, según se indicó en la sección 3.3.1.
recién cosechada y que no presentaba características de ataque fúngico dispuesta en bandejas plásticas con tapa, tipo clamshells.
Las bandejas se dividieron en 2 grupos: “control” y “tratadas” como se indica en la figura 22a y 22b, respectivamente. Las bandejas se incubaron a una temperatura de 25ºC y se inspeccionó cada 3 días hasta observar que exista desarrollo fúngico en los frutos de uvilla.
Figura 22. a) bandejas “control” y b) bandejas “tratadas”
3.5EFECTO DE LA RADIACIÓN UV-C SOBRE EL DESARROLLO DE MOHOS EN UVILLA
El efecto de la radiación UV-C sobre los microorganismos puede variar de especie a especie, e incluso en la misma especie según el medio de cultivo utilizado, el tipo de célula, fase del cultivo y densidad del microorganismo (Wright y col., 2000).
En este sentido, con el fin de conocer el efecto de la radiación UV-C sobre el desarrollo de mohos en uvilla, se realizó un análisis cuantitativo in vivo. La preparación del inóculo y la inoculación de mohos se realizaron como se indicó anteriormente
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(secciones 3.3.1 y 3.3.2), con la diferencia de que se realizó el recuento de mohos, utilizando un método de conteo estándar, en las muestras tratadas y controles. Las bandejas inoculadas artificialmente se incubaron a 25ºC durante 21 días.
Según el estándar Mac Farland, se pesaron 10g de uvillas con capuchón inoculadas artificialmente con concentraciones 108, 106, 104 UFC/mL y se homogenizó en 90 ml de agua destilada estéril (dilución 10-1) a partir de la cual se realizaron dos diluciones sucesivas (10-2 y 10-3), de cada una de estas se tomó 1 mL y se inoculó por vertido en cajas petri con agar Sabouraud. Al quinto día de incubación a 25ºC se realizó el recuento de UFC/g.
El recuento de mohos se realizó inmediatamente después de la inoculación y del tratamiento con luz UV-C (día 0) y a los 7, 14 y 21 días de almacenamiento, tiempo en el que se observó el desarrollo fúngico según el análisis cualitativo. El análisis se realizó por duplicado.
