AREA DE PRODUCCION AGRICOLA

Proyecto núm. SC94-013

ESTUDIO COMPARATIVO DE SISTEMAS DE CONSERVACION EN AC, INCLUYENDO BAJO OXIGENO (LO Y ULO) PARA MEJORA DE CALIDAD Y DISMINUCION DE RESIDUOS EN MANZANA

Equipo Investigador Miquel Vendrell Mélich (Dr. C.Q.); Inmaculada Recasens Guinjuán (Dra. C.B.); Jordi Graell Sarlé (Dr. I.A.); Christian Larrigaudiere (Dr. C.B.); Tomás Casero Mazo (Dr. C.Q.); María Luisa López Fructuoso (Dra. I.A.); Isabel Lara Ayala (L.B.).

Equivalente de jornada completa: 2,30

Centro de Investigación Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentáries. (IRTA). Cataluña

Duración:

Enero, 1994 - Diciembre, 1996.

Coste:

Miles de pesetas: 9.331 Financiación INIA: 100%

349

P

LANTEAMIENTO Y OBJETIVOS

La producción de manzanas y peras en España es muy importante. Nuestra climatología permite obtener producciones tempranas fáciles de introducir en el mercado internacional, pero la competencia de otros países es alta. Para asegurar la rentabilidad del sector se deben mejorar varios aspectos; la calidad del producto, la disminución de pérdidas y la progresiva eliminación de tratamientos. Durante la conservación frigorífica se producen habitualmente pérdidas del orden del 8 al 12%. Estas pérdidas están ocasionadas por infecciones y fisiopatías (alteraciones fisiológicas del propio fruto) que podrán solucionarse en parte mediante tratamientos adecuados. Sin embargo, la normativa de la UE en materia de residuos -es ya muy restrictiva en la aplicación de productos químicos y habrá que encontrar sistemas sustitutivos a los tratamientos actualmente en uso, no sólo contra infecciones, sino para estas fisiopatías, que como el "escaldado" y la mancha amarga son frecuentes en nuestra zona en algunas variedades. Los tratamientos físicos, y los nuevos sistemas de atmosfera controlada con muy bajo oxígeno (1-2%) pueden ayudar en este problema. Se está en contacto y colaboración con otros grupos españoles y extranjeros en trabajos sobre postcosecha de frutos, pero no en relación con las nuevas tecnologías de muy bajo oxígeno. Que se supiese no había en España ningún otro grupo que trabajase en las técnicas de LO y ULO aplicadas a, conservación de manzanas y/o peras. La manzana permite periodos prolongados de frigoconservación. El empleo de atmósferas modificadas (AC) que llegaban al 3% de 02 y C02 permitió mejoras notables. En los últimos años se está trabajando en la AC con bajo (2%) y muy bajo contenido en 02 (1%) llamados respectivamente LO y ULO. El uso de estas concentraciones de 02 produce mejoras sustanciales en relación a la AC normal en diversos parámetros de calidad y tiempo de conservación. La variedad Jonagold y otras ya se conservan comercialmente en Holanda, Bélgica y Alemania en LO y ULO. No obstante, debido a diferencias varietales y climatológicas se hacía necesario determinar la posibilidad de aplicaciones a otras variedades y zonas propias del país para determinar beneficios, tolerancia de las variedades y factores que influían. Por otra parte hay aspectos precosecha que inciden en la calidad y conservación de la manza-

350

na. Las condiciones ambientales de la zona no favorecen el desarrollo de color y dureza adecuados, sobre todo en variedades rojas. La fecha de cosecha afecta la conservación y los diferentes sistemas de conservación inciden sobre parámetros de calidad como contenido en acidez, azúcares y la presencia de aromas. En manzanas rojas, el color es un factor importante en su aceptación comercial. El consumidor presupone que la manzana mejor coloreada ha madurado mejor y tiene mejor sabor y aroma. Los pigmentos que causan el color rojo en la piel son principalmente antocianos. La formación de antocianos está controlada genéticamente pero puede influenciarse por muchos factores. Entre ellos la luz y la temperatura. En la zona de Lleida los factores ambientales causan problemas graves de coloración en diversas variedades sobre todo en Starking. Los tratamientos con productos adecuados pueden ser un medio de mejora del color. El ethephon, que libera etileno es interesante con este objetivo y carece de toxicidad. Hay mezclas de nutrientes que también pueden influir. Evidentemente un mejor conocimiento de los mecanismos de control de la formación de antocianos y enzimas como el PAL, sería de gran ayuda. El ethephon también puede ser interesante para reducir el escaldado y mancha amarga en manzanas. La polifenoloxidasa podría estar involucrada en la pérdida de antocianos. El etileno tiene la misma vía de biosíntesis que las poliaminas y está relacionado con auxinas y el ácido abscísico. Un mejor conocimiento de la relación entre estas sustancias es conveniente, así como de las características de producción del etileno durante la frigoconservación para posibles aplicaciones futuras. Teniendo en cuenta estos antecedentes, se platearon los siguientes objetivos para el proyecto: • ˙ El objetivo principal del proyecto era la introducción, estudio e investigación de las nuevas tecnologías de frigoconservación de frutos en atmósfera controlada (AC) con bajo (LO) y muy bajo (ULO) contenido en oxígeno. Se trabajaró fundamentalmente con las variedades de manzana Golden Delicious, Starking Delicious y Granny Smith. Con la aplicación del LO y ULO en comparación con las técnicas de AC actualmente en uso se esperaba ver el beneficio en la calidad final del fruto después de diferentes períodos de conservación, sobre todo en aquellos parámetros que tienen interés comercial.

• Simultáneamente y mediante tratamientos pre-cosecha, se pretendía mejorar la textura y el color de frutos con déficit de pigmentos

debido a la climatología y comprobar su evolución en los nuevos sistemas de AC. • Hacer también un estudio de los aspectos fisiológicos y bioquímicos, como la biosíntesis de etileno, que intervienen en las técnicas utilizadas y tratamientos para un mejor conocimiento del proceso de maduración, así como de algunos aspectos de calidad poco investigados como el aroma.

R

ESULTADOS

En los estudios relacionados con diferentes sistemas de conservación en almacenamiento en ULO (1% 02 y 1% CO2) muestra ser especialmente beneficioso para mantener la firmeza y ligeramente la acidez, en las variedades Golden Delicious y Top Red. El escaldado superficial no aparece en la variedad Golden, pero si en la Granny Smith. Si bien, en comparación con el almacenaje en AC normal (3% 02 y 3% C02) al aplicar ULO es posible reducir la dosis utilizada comercialmente de antiescaldante. En la variedad Top Red, la técnica ULO permite reducir a valores próximos a cero el porcentaje de frutos escaldados, incluso en frutos control sin tratamiento con antioxidantes. Este sistema permite una mejora muy significativa en la calidad y tiempo de conservación de manzanas. La incidencia del escaldado varía con la variedad del tratamiento efectuado, la AC utilizada y el tiempo de almacenaje. Conviene, pues estudiar el comportamiento de cada variedad con este tipo de problema. También se ha estudiado la incidencia del escaldado en relación con la producción de alfafarnaseno y de compuestos trieno-conjugados. Se observaron claras diferencias entre los niveles de alfa-farnaseno en los frutos conservados en frío normal o en las distintas condiciones de atmósfera controlada. En cambio, la producción de compuestos trieno-conjugados fué siempre mayor en frío normal y menor en las manzanas almacenadas en ULO para cualquier salida de cámara (4, 6 o 8 meses) El estudio del metabolismo del etileno durante la frigoconservación ha permitido confirmar que la utilización de ULO ralentiza

el proceso de maduración más que otros sistemas. La menor producción de etileno sigue estando relacionada con una menor actividad del enzima formador de etileno, la ACC oxidasa. El efecto muy claro en la Granny Smith varía en otras variedades. El estudio del aroma de las variedades Staking, Golden y Granny Smith se ha realizado en dos campañas completas. En primer lugar se realizó el análisis de los componentes del aroma en el momento de la cosecha comercial, identificándose 27 compuestos y luego se observó el efecto de diversos tiempos de conservación y bajo diferentes concentraciones de C02 y 02. De los resultados obtenidos se observa que tanto la variedad Golden D. como la Starking D. pertenecen al tipo ester de acuerdo con la clasificación hecha por Drawert. La variedad Graliny Smith tiene menor cantidad de volátiles. Los compuestos mayoritarios fueron el propionato de etilo, el acetato de propilo y el acetato de butilo, también esteres. Después de diversos periodos de almacenaje la emisión de la fracción aromática fue mayor que durante la cosecha comercial. El contenido de aromas viene influenciado también por la fecha de cosecha y condiciones cismáticas. Se está completando también el estudio de la fracción aromática de la pera Blanquilla. En los tratamientos de campo se han obtenido resultados interesantes en la mejora de color en las variedades Starking y Royal Gala. Se han comparado los tratamientos con Ethepon, ya utilizado en un proyecto anterior y Seniphos. Ambos tratamientos producen una mejora del color. 351

AREA DE PRODUCCION AGRICOLA

˙ • Otro objetivo, también mediante las nuevas técnicas de AC, era la disminución o eliminación de tratamientos para el control de fisiopatías, principalmente el escaldado y de infecciones por la mejora en las características del fruto.

INFORMACION CIENTIFICA Y TECNICA PROPORCIONADA POR EL PROYECTO. POSIBLES APLICACIONES COMPARACION DE SISTEMAS DE CONSERVACION El almacenamiento de diversas variedades de manzanas (Golden D., Top Red y Granny Smith) en diversos sistemas de conservación (frío normal, AC 3% de C02 y 02, AC 2% (LO) y AC 1% (ULO) ha permitido observar una gradación de efectos. El estudio se ha realizado durante dos temporadas completas y la 96/97 está en marcha con modificaciones. En todos los casos la temperatura era de 1C y la humedad relativa 93-94%. Se tomaron muestras en febrero, abril y junio. La AC standard y AC al 2% mostraron mejoras de calidad con respecto al frío normal. La AC ULO permite una mejora significativa con respecto a todos los demás sistemas. No se detectaron daños por hipoxia en los frutos almacenados en 1 y 2% 02. VARIEDADES GOLDEN D: ULO produce una mejora definida en la textura y acidez que son superiores a los obtenidos en los demás sistemas de conservación. Estas diferencias son todavía más evidentes en frutos después de estar 7 días a 20 C, simulando el periodo comercial. No hay influencia sobre el contenido en sólidos solubles, que aumentan progresivamente en el tiempo con la maduración gradual del fruto. VARIEDAD TOP RED: Igual que en Golden D., hay una mejor retención de textura en sistema ULO. En cambio hay sólo una ligera influencia en el contenido de acidez. No se observa influencia sobre sólidos solubles y el color del fruto. VARIEDADES GRANNY SMITH: Sólo se ve efectos sobre retención de textura.

CONTROL DE FISIOPATIAS (ESCALDADO SUPERFICIAL) El escaldado apareció en ensayos preliminares en los frutos de las variedades Granny Smith u Top Red, no en Golden D., que no muestra predisposición a esta fisiopatía. El tratamiento con C12Ca previno la aparición de mancha amarga típica en esta última variedad. Se realizaron tratamientos antiescaldante en las dos primeras variedades, a la dosis normal de difenilamina (DPA) (2000 ppm), a la mitad de dosis (1000 ppm) y sin tratamiento. Muestras de ambas variedades se colocaron en los distintos sistemas 352

de conservación y se evaluaron muestras en febrero, abril y junio a los 1 y 7 días posteriores a la salida de cámara. Los tratamientos con antiescaldante se mostraron efectivos en reducir la alteración. En el caso de no tratamiento para la variedad Top Red el sistema LO y ULO, sobre todo el ULO, pueden ser muy efectivos, incluso después de nueve meses de conservación. El efecto depende en parte de la climatología, pues en una temporada con temperaturas más altas en el periodo previo a la cosecha sólo se consiguió control efectivo con dosis reducidas de antiescaldante. Durante el periodo de 7 días a 200 C posterior a la salida de cámara los frutos de todos los tratamientos experimentaron incrementos en la incidencia del escaldado. No obstante, aquellos frutos guardados en ULO eran aptos para su comercialización. En la variedad Granny Smith, aun cuando a la salida de cámara, tanto a la AC LO como ULO, había un buen control del escaldado, este aumentó bruscamente después de 7 días a 200 C y por lo tanto para esta variedad es preciso tratar con DPA, aunque por los resultados obtenidos se puede reducir la dosis a la mitad de lo habitual para un perfecto control de las fisiopatías.

POSIBLES APLICACIONES La conservación en ULO comparado con los otros sistemas muestra ser el mejor para conservar la textura especialmente en las variedades Golden D y Top Red. También se mantienen aunque en menor cuantía la acidez. Este efecto se mantiene durante un tiempo superior al normalmente empleado para estas variedades, con los sistemas tradicionales de frío y AC. La conservación en ULO permite un control óptimo del escaldado en las manzanas Top Red aún sin tratamiento con antioxidante. En relación con la variedad Granny Smith el efecto es menor, en conservaciones prolongadas, lo que hace necesario tratar con DPA, si bien es posible reducir la dosis a la mitad. En todos estos casos se controló la calidad por los parámetros standard y se hicieron tests organolépticos. El panel de consumidores encontró más aceptables las manzanas Golden D. y Top Red conservadas en ULO. No encontró diferencias en la Granny Smith. A través de contactos con empresas y acciones concertadas, se han difundido estos resultados y aplicado comercialmente por algunas empresas

ESTUDIO DE AROMAS El aroma se considera un parámetro importante de calidad y su estudio puede constituir un factor que defina el estado de madurez de un fruto y que permita ser utilizado para determinar el efecto positivo o negativo sobre la calidad del fruto de un tratamiento determinado o de un sistemas de conservación. Se ha determinado el perfil aromático de tres variedades de manzanas: Starking D., Golden D. y Granny Smith, con la identificación de 28 constituyentes y se ha comprobado que las dos primeras variedades son del tipo ester de acuerdo con la clasificación hecha por Drawert. La variedad Granny Smith tien un perfil aromático menos abundante. Los compuestos mayoritarios fueron el propionato de etileno, el acetato de propilo y el acetato de butilo. La fracción aromática obtenida depende o viene modificada para una misma variedad por la fecha de cosecha y condiciones cismáticas. Es también diferente para distintas variedades. El estudio del efecto de la conservación durante diferentes periodos y en distintos sistemas de frío normal y AC, incluyendo ULO ha mostrado cambios significativos en la concentración de los distintos constituyentes. Durante la conservación en general aumenta el contenido de aromas, siendo el más elevado al cabo de 5 meses, en que las condiciones de atmósfera controlada dieron concentraciones de aroma más bajas que el almacenaje en frío normal. Las concentraciones de acetatos fueron mayores al 3 y 2% de C02 y 02. Sin embargo, aunque el ULO dió valores algo más bajos, no se observaron efectos negativos significativos en contra de los reportado por otros trabajos. Se está completando el estudio de aromas con la pera Blanquilla.

ESTUDIO DE TRATAMIENTOS DE CAMPO. DESARROLLO DE COLOR En el plan de trabajo se proponía hacer un estudio comparativo del efecto de dos compuestos. Ethephon y Seniphos, sobre la mejora de color en manzanas rojas. El efecto del Ethephon ya se había empezado en un proyecto anterior con resultados positivos. Es un precursor del etileno. El segundo es un producto comercial mineral que contiene Ca, P y N. Ambos tratamientos producen una mejora del color, medido a nivel bioquímico (análisis del contenido en antocianos) como con el análisis por colorimetría. Pero el efecto de los dos tratamientos sobre el metabolismo del etileno es muy distinto. El ethephon provoca un aumento significativo en la producción de etileno, aumento rápido de la actividad de ACC oxidasa y de los niveles de M-ACC. En contraste, el tratamiento con Seniphos no actúa sobre el metabolismo del etileno. Por este motivo el efectos de ambos tratamientos sobre la calidad del frutos es diferente. El ethephon provoca una pérdida importante de dureza y fruto tratado no es apto para conservación prolongada. El Seniphos no tiene efecto sobre la maduración, sólo sobre el color y si acaso se observa un cierto retraso. Su uso como producto para mejorar el color por tratamientos en campo es pues muy recomendable. Ambos tratamientos aumentan sgnificativamente la actividad del enzima PAL, importante en la síntesis de antocianos. El aumento de este enzima por el ethephon viene mediado por la producción del etileno, aunque no se conoce el mecanismos de acción concreto. En cambio el Seniphos aumenta rápidamente también la actividad del enzima PAL por un mecanismo tampoco conocido, pero sin mediar la producción de etileno y el fruto puede conservarse durante largo tiempo. El aumento de color varía con las condiciones climáticas. Si éstas son adversas al desarrollo normal del color, el efecto es muy positivo.

POSIBLES APLICACIONES POSIBLES APLICACIONES Se puede utilizar como un parámetro de calidad importante y cada vez más apreciado. Al ser característico de una variedad y depender del estado de madurez y otros factores puede dar información sobre el estado fisiológico y calidad comercial de un producto.

Para variedades como la Starking D. la aplicación puede ser inmediata. También se ha probado con Royal Gala y el agricultor en cuya finca se realizaron los ensayos, al ver los primeros resultados, lo aplicó por cuenta propia al resto de la parcela. Al ser un producto de características fertilizantes, puede tener otros efectos que están siendo evaluados. 353

AREA DE PRODUCCION AGRICOLA

que podían adaptar fácilmente algunas cámaras. Los resultados satisfactorios permiten confirmar que el empleo de ULO ya se está llevando a cabo en nuestro sector.

En el estudio de la bioquímica de la maduración y su control hormonal se ha estudiado la relación etileno-acido abscísico (ABA), y la capacidad de maduración del fruto (manzana Granny Smith). El tratamiento con ABA de fruto cosechado en fases avanzadas de desarrollo produce un estímulo de la actividad de ACC-oxidasa, enzima formador del etileno, y un aumento en la producción de etileno, lo que indica que el ABA endógeno puede tener un papel importante en el proceso de maduración. El análisis de ABA endógeno muestra un aumento antes de la maduración y cambios importantes durante la conservación frigorífica. Estos cambios pueden estar asociados a cambios en la síntesis proteica de una manera semejante a como se observa con el etileno. Se ha comprobado que tratamientos con etileno exógeno inducen la síntesis endógena de dicha hormona y el efecto está asociado con la síntesis proteica y con la aparición de polipéptidos específicos. De nuevo se observa que uno de los efectos es la estimulación de la actividad de ACC oxidasa. El estudio del metabolismo del etileno durante la frigoconservación ha permitido confirmar y ampliar los estudios obtenidos con anterioridad.

PUBLICACIONES Artículos científicos Bauchot, A., John, P., Soria, Y., Recasens, I. 1995. Carbon dioxide, oxygen and ethylene changes in relation to the development of scald in Granny Smith apples after cold storage. J. Agric. Food Chem., 43.12. 3007-3011. Bauchot, A.D., John, P., Soria, Y., Recasens, D.I. 1995. Sucrose-ester based coating formulase with food compatible antioxidants in the prevention of superficial scald in stored apples. J. Amer. Soc. Hort. Sci., 120.3. 491-496. Leliévre, J.M., Tichit, L., Fillion, C., Larrigaudiére, C., Vendrell, M., Pech, J.C. 1995. Coid-induced accumulation of 1-aminocyclopropane-1-carboxyiate oxidase protein in Granny Smith apple. Postharvest Biol. Technol., 5. 11-47. Larrigaudiere, C., Pinto, E., Vendrell, M. 1996. Differential effects of etephon and seniphos on color development of "Starking Deiicious" apple. J. Amer. Soc. Hort. Sci., 121.4. 746-750.

Artículos de divulgación

FORMACION DE PERSONAL Elaboración de la tesis doctoral de Isabel Lara Ayala, titulada “Fisiología de la postrecolección en manzanas”. Elaboración de la tesis doctoral de Teresa Lavilla Florejachs, titulada “Estudi de l'aroma de les pomes i de les modificacions durant el porcés de maduració i posterior manipulació posrecolecció”.

354

Casero, T. 1995. La nutrición cálcica en frutales. Fruticultura Profesional, 71. 45-54. Graell, J., Pifarré, D., Asensio, A., Romero, M.P. 1996. Degustación de manzanas. Resultados del test realizado en la Fira de Sant Miquel. Fruticultura profesional, 77. 34-47. Recasens, L., Roig, J. 1996. Frigoconservación de la pera c.v. "Flor de invierno". Fruticultura profesional, 78.