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INTRODUCCIÓN
La ahuyama o zapallo es un cultivo familiar que pertenece a las cucurbitáceas y cuenta con diversidad de usos en fresco, posicionándola entre los alimentos más prometedores por su valor nutritivo, propiedades medicinales y usos como materia prima para la agroindustria, artesanía y decoración. En 2017 en Colombia, el área cosechada, producción y rendimiento fueron de 10.480 ha, 124.001 t y 12 t.ha-1 respectivamente, pero el nivel tecnológico de los cultivos es diverso en las regiones por la calidad de la semilla, labores culturales, la nutrición, el riego y la protección fitosanitaria (Correa-Álvarez et al., 2019).
El gran tamaño de la ahuyama (Cucurbita moschata), calabaza o zapallo, dificulta la compra del fruto entero; los supermercados, plazas de mercado y tiendas de barrio disponen el fruto en porciones, facilitando su consumo y visualización de las características de la pulpa, principalmente el color, que es un elemento que se relaciona directamente con la aceptabilidad. En algunos casos, se cubre con polietileno (vinipel), aunque en otros se exhibe sin protección, quedando expuesta a las partículas encontradas en el ambiente y al contacto directo con el comprador, que son fuentes de contaminación e inducen a un rápido deterioro de la calidad por Alternaria sp., Curvularia sp., Fusarium sp., Miceliasterilia sp., Oidium sp., Penicillium sp. y Nigrospora sp (Universidad Nacional de Colombia, 2011), aunque Márquez (2012) aclara que los microorganismos que la atacan son los hongos Phytophthoras pp. Dydimella bryoniae, Colletotrichum orbiculare causante de antracnosis, Fusarium spp., y la mancha bacteriana causada por Pseudomonas syringae p.v. lachrymans. En este estudio se evaluaron las características fisicoquímicas y microbiológicas de ahuyama variedad Bolo verde troceada en fresco, con recubrimiento natural y polietileno como materiales de empaque, almacenados bajo condiciones ambientales, con el fin de establecer el mejor método de cubierta para la comercialización.
MÉTODO
La investigación se desarrolló en Popayán, Colombia (1.760 msnm, temperatura promedio 19 °C, humedad relativa del 77,75 %) (Alcaldía de Popayán, 2018), en los laboratorios de Biotecnología, Microbiología, Textura y Empaques y de Microscopía electrónica de la Universidad del Cauca.
Materiales
Se utilizaron siete ahuyamas variedad Bolo verde cultivadas en el municipio de Guachené (Cauca), recolectadas 60 días después de la floración (DDF) en estado maduro, considerando uniformidad en tamaño, forma, color (cáscara verde oscuro no opaco y pedúnculo 50 % marrón) (Sollier et al., 2005). Se seleccionaron frutos sin magulladuras, manchas, decoloraciones, perforaciones, residuos químicos y signos de pudrición, con olor y sabor característico (Instituto Colombiano de Normas y Certificación-ICONTEC, 1977).
Se usó polietileno de baja densidad (vinipel), por ser plástico extensible, atóxico y adherente en PVC (Muñoz-Monsalve, 2020); almidón hidrolizado de yuca variedad SM 707-17 modificado con α-amilasa de Bacillus amyloliquefaciens Ban 240 L (Sigma Aldrich) con grado de modificación de 10 % de Dextrosa Equivalente (DE) (Hoyos-Yela et al., 2019), humedad del 12 % en base seca y tamaño de partícula de 300 μm; aceite esencial de tomillo (Thymus vulgaris) que impide el desarrollo de colonias bacterianas a una concentración del 1 % (Montero-Recalde et al., 2018).
A las ahuyamas se les retiró la tierra, se desinfectaron con hipoclorito de sodio a 50 ppm (OIRSA, 2020) y se secaron con toallas absorbentes, se cortaron en trozos de 20 x 8 cm, se retiraron las semillas, se colocaron en canastillas lavadas y desinfectadas; se identificaron con letras de acuerdo con el tratamiento: SN (muestra testigo), CV (vinipel), CR (recubrimiento de almidón de yuca y aceite esencial de tomillo al 1 %) y CB (sistema binario: recubrimiento de fuente natural y vinipel) y se realizaron mediciones fisicoquímicas, microbiológicas, bromatológicas y de microscopía, por triplicado, a los 3, 6, 9 y 12 días.
Para el tratamiento CR, las materias primas se mezclaron a 30 °C, adicionando 4 % de almidón de yuca, 2 % (v/v) de glicerina y 0,02 % Tween 80 con 1 % (v/v) de aceite esencial de tomillo, se llevó a baño maría a 75 °C por 15 minutos con agitación constante y aspersión (Hoyos-Yela et al., 2019) con un porcentaje de ciclo de 20 %, tiempo de anticipación de 2 s, tiempo posterior de 2 s, presión del líquido 30 bar, presión de aire 40 bar.
Para el tratamiento CV se aplicaron tres capas de vinipel sobre el fruto y se colocaron las ahuyamas en las canastillas previamente lavadas y desinfectadas con hipoclorito de sodio. Para el tratamiento CB, se aplicó el recubrimiento natural, previo al revestimiento con vinipel, sobre cada trozo de ahuyama.
Evaluación de variables
Se evaluaron cambios en pérdida de peso (Cañizares et al., 2019); color (colorímetro NR20XE) mediante luminosidad L* (L* = 0 para el negro y 100 para el blanco), cromaticidad a* (verde [-], rojo [+]) y b* (azul [-], amarillo [+]), coordenadas C* (croma) y h° (tono); firmeza (Castillo-Silva et al., 2018) y tasa de respiración (Oxybaby), recuento microbiológico en medio YGC por duplicado (100 µL) sembrado en superficie con perlas de vidrio de diluciones de solución de pulpa de ahuyama hasta 10-3, incubadas a 28 °C. Se contaron las colonias después de 3, 4 y 5 días de incubación; se retuvieron las cajas que tenían menos de 150 colonias (ICONTEC, 1977) y se hizo conteo de mohos por gramo. Se enviaron las muestras al laboratorio de análisis químico y bromatológico de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, para el análisis de azúcares totales, contenido de grasa, humedad, proteína y minerales, para los tres sistemas de cubierta y la muestra testigo.
Se procesaron las muestras por las técnicas MOAR (Microscopía Óptica de Alta Resolución) y MET (Microscopía Electrónica de Transmisión), para observar los cambios estructurales en el tejido de la ahuyama después de ser cortado y el efecto del recubrimiento sobre la cáscara y la pulpa.
RESULTADOS
Pérdida de peso
En frutos enteros, el agua de los espacios intercelulares no está expuesta a la atmósfera exterior, luego del corte se expone el tejido causando un incremento en la velocidad de evaporación y alteraciones fisiológicas que aceleran la senescencia, deterioro de tejidos, marchitez y arrugamiento (Salomón-Castaño et al., 2020), sumado a la actividad de enzimas que inducen cambios en los componentes de la pared celular, provocando menor suculencia y firmeza del tejido (De Armas-Costa et al., 2020). Los trozos de ahuyama de la muestra testigo perdieron el 46,4 % de su peso en 12 días frente a un fruto de ahuyama entero “tipo kabutia” que solo perdió el 8,6 % de su peso luego de seis meses a 12 °C y 80 % de humedad relativa (Zaccari et al., 2015).
La aplicación del recubrimiento no tuvo efecto mientras que el uso del empaque con vinipel con o sin recubrimiento presentó diferencias significativas (p<0,05), similar a lo obtenido en poscosecha de gulupa (Pasiflora edulis F. edulis) (Pachón et al., 2006) a 6 y 18 ºC con vinipel y cera almacenada 16-24 días, obteniendo menor pérdida de peso con vinipel (Figura 1). El Anova muestra un efecto significativo de todos los tratamientos sobre la pérdida de peso (p<0,05), excepto entre CV y CB, lo que significa un comportamiento similar entre ellos, que se mantuvo durante el tiempo de valoración.
Color
La luminosidad (L*) disminuyó continuamente y no se encontraron diferencias entre los tratamientos debido al corte, aunque la ruptura de las células propició reacciones que conducen al deterioro de las células, tornándose marrón o negro debido a la síntesis de melanina (Salomón-Castaño et al., 2020).
Los valores de cromaticidad en los costados de los trozos de ahuyama muestran mayor estabilidad en las muestras recubiertas con vinipel. El parámetro a* se incrementó en el día 3 en la muestra testigo con notoria pérdida de color al cortar la ahuyama debido al incremento del área expuesta al oxígeno y el contacto de los carotenoides con las enzimas (peroxidasa y lipoxidasa) que catalizan su oxidación (Cervantes-Paz y Elhadi, 2019), en el día 6 ocurrió en las recubiertas y en el día 9 en los trozos con vinipel y no presentó diferencias significativas entre tratamientos hasta el día 12. La aplicación del recubrimiento incrementó las síntesis de carotenoides hasta el día 6, luego presentó comportamiento similar al de la muestra testigo, y los trozos con vinipel con o sin recubrimiento conservaron el color hasta el día 9. De lo observado, se puede inferir que empaque con vinipel actuó mejor ya que conservó el color, mientras que el recubrimiento presentó un efecto menos favorable a partir del día 6 (Figura 2).
El parámetro b* presentó diferencia significativa (p<0,05) por efecto del factor tiempo entre los días 0 y 12 en los tratamientos SN-CV, SN-CB y CV-CR, manifiestando su influencia sobre la pérdida de color. El día 6 hubo diferencia significativa entre SN-CV y CR-CB, mientras que en los días 9 y 12, la muestra control y el recubrimiento presentaron un comportamiento similar en los tratamientos donde se efectuó el empaque con vinipel con o sin recubrimiento, con diferencias significativas (Figura 2a).
La escala C* indica color menor saturado, característica conferida por los carotenoides presentes que son menos representativos, asociado con el parámetro b* que también muestra disminución con el tiempo. Se encontraron diferencias significativas (p<0,05) por efecto del factor tiempo entre los días 0 y 12 en los tratamientos SN-CV, SN-CB y CV-CR, lo que indica que hay influencia del vinipel. Al igual que con el parámetro b*, en los días 6, 9 y 12 existe una diferencia significativa entre el testigo y CV, CR-CB, respectivamente, en la disminución de saturación del color (Figura 2b).
La disminución del matiz (h°) en los trozos con vinipel y recubrimiento cada 3 días, fue el indicador del cambio de naranja a marrón debida a la marchitez del fruto por la disminución de la saturación (C*). Se presentó diferencia significativa (p<0,05) por efecto del factor tiempo entre los días 0 y el día 12 en los tratamientos SN-CV, SN-CB, CV-CR y CV-CB, indicando cambio de color amarillo a marrón, siendo similar el comportamiento en los tratamientos CR y CB. En el día 6 hubo diferencia entre SN-CV y CV-CR, debido a que el tratamiento con vinipel presentó un aumento en la tonalidad; el último día hubo diferencia entre SN y CV, lo que quiere decir que el comportamiento tiende a ser similar entre los demás tratamientos (Figura 2c).
Firmeza
El ablandamiento de tejidos y arrugamiento en las frutas y hortalizas se deben a cambios fisiológicos por la hidrólisis de los almidones y de las pectinas, la reducción de su contenido de fibra y a la degradación de las paredes celulares que provocan la partición de las moléculas, facilitando el contacto con enzimas (proteolíticas y pectolíticas) y sustratos (Salomón-Castaño et al., 2020).
El primer día hubo resultados heterogéneos (mínimo de 62,3 y máximo de 82,7 N), posiblemente por el estado de madurez del fruto y las condiciones de la plantación (clima, exposición al sol y superficie expuesta al suelo). Los frutos de los tratamientos CV y CB presentaron un comportamiento similar entre sí con incremento hasta el día 3 y posterior disminución, los de SN y CR presentaron disminución permanente excepto el día 6 (debido a la severa deshidratación que sufrieron algunos frutos, generando características “corchosas” en la corteza, que dificultaban su ruptura), siendo más pronunciada la de CR llegando a 22,7 al final del ensayo, valor menor de todos los obtenidos.
El ANOVA indica que el 82,09 % de los datos se ajustan al modelo R cuadrado, con efecto significativo de todos los tratamientos sobre la pérdida de firmeza, con diferencias significativas (p<0,05) entre SN-CV, CV-CR y CR-CB en el día 3 por la influencia del vinipel que afecta las propiedades mecánicas y la pérdida de agua. El día 9 no presentó diferencia en SN-CV y SN-CB, siendo notoria la disminución excesiva en los trozos con recubrimiento. El día 12 hubo diferencias entre todos los tratamientos, excepto entre SN y CB, lo que indica que la muestra testigo y el sistema binario presentaron comportamiento similar, aunque en los cuatro tratamientos fue diferente, encontrando que CV fue el que menor pérdida de firmeza presentó al final del proceso. El uso de vinipel parece reducir el intercambio gaseoso y su efecto es independiente del empleo del recubrimiento que ocasionó mayores pérdidas de firmeza al incrementar la humedad del fruto por la ruptura de tejidos y adición de la cubierta, provocando el ablandamiento del tejido (Figura 3).
Tasa de respiración
La respiración regula la mayoría de las alteraciones bioquímicas, que se traducen en modificaciones de color, sabor y aroma, en función de factores intrínsecos y extrínsecos como la variedad de la fruta, el punto de cosecha (grado de madurez), la temperatura ambiente, la concentración de gases alrededor del producto y los cortes y daños mecánicos (García-Celis et al., 2019).
Porcentaje de CO2 . La menor liberación de CO2 ocurrió en el tratamiento SN, debido posiblemente a que la temperatura alrededor del corte modificó la composición atmosférica dentro de los materiales de cubierta (vinipel y recubrimiento) y la superficie, acelerando la respiración por la degradación celular y difusión del gas hacia el exterior de la célula (González-Orozco et al., 2020), evidenciado en la superficie del vinipel como exudados en forma de pequeñas gotas. Este efecto también se presentó en zanahoria donde la velocidad de respiración entera y pelada comparada con cortes en forma de discos o tiras, aumentó de 6 a 8 y 12 μL.g-1 h-1, respectivamente; en coles, se incrementó a 6, 13 y 17 μL.g-1 h-1, al ser cortada en cuartos y tiras de 0,5 x 3 cm y 0,25 x 1,5 cm, respectivamente en tanto que en lechuga aumentó de 2-3 veces (Cantwell, 1998).
Todas las muestras marcaron una curva ascendente con promedio de 25,2 % en CV, 26,1 % en CR y 27,1 % en CB, respecto a 13,4 % de SN en el día 12, lo que pone en manifiesto las significativas diferencias (p<0,05) entre tratamientos. El ANOVA mostró que el 98,12 % de los datos se ajustan de forma aceptable al modelo matemático, evidenciando el efecto significativo de los tratamientos (SN, CV, CR, CB) sobre la tasa de respiración (p<0,05), pues se presentaron diferencias significativas entre el testigo y CV y CR-CB. En la interacción tiempo-tratamiento, la película de vinipel el día 3 generó una barrera de protección ayudando a disminuir su producción; en el día 6, el tratamiento con recubrimiento presentó mayor producción con respecto a los demás, por lo tanto, mayor degradación celular. El día 12 la muestra testigo presentó menor porcentaje de CO2, debido probablemente a la presencia de hongos que causaron daño físico e incrementaron la pérdida de agua y respiración, en tanto que los tratamientos con recubrimiento no tuvieron incidencia positiva sobre la disminución de porcentaje de CO2 (Figura 4a).
Porcentaje de O2. Al realizar el corte del fruto, es notoria la disminución en el contenido de oxígeno debido al inicio del proceso de reparación celular, del cual es el principal sustrato (Figura 4b). Se observó mayor efectividad en los tratamientos con vinipel con o sin recubrimiento, con una disminución progresiva en el porcentaje de oxígeno, creando una modificación en la composición atmosférica: al bajar la concentración de oxígeno y/o subir la de dióxido de carbono, se suprimió el crecimiento fúngico.
Excepto entre CV y CB, se encontraron diferencias significativas (p<0,05), mientras que en la interacción tiempo-tratamiento, se encontró que en el día 3 el recubrimiento aceleró el consumo de O2 para transformarlo en CO2, iniciando la fase de senescencia, mientras los demás tratamientos presentaron una tendencia decreciente. El último día de seguimiento, el recubrimiento disminuyó el oxígeno de 19 a 3 %, lo que quiere decir que la respiración se desplazó hacia rutas anaerobias, generando compuestos volátiles como el acetaldehído y el etanol, que pueden dar origen al mal sabor y aroma (Franco-Gaytán et al., 2018).
Pruebas bromatológicas
La energía proviene de la oxidación de las propias reservas de almidón, azúcares y otros metabolitos y a la deshidratación que inicia la activación de algunas enzimas (α-amilasa, β-amilasa e invertasa) (Corregido, 2020). Además, las levaduras también utilizan los azúcares como fuente de carbono para las necesidades de crecimiento y reproducción (Morocho y Leiva, 2019).
El contenido de carbohidratos fue de 33,6 % el día 0, disminuyendo hasta 19, 30 y 21,5 % el día 12 en SN, CV y CR, respectivamente (Figura 5a).
El porcentaje de humedad inicial (día 0) de los trozos de ahuyama fue 90 %. En el caso de los trozos de ahuyama SN y CR, se presentó una disminución hasta 87,3 y 87,8 % (Figura 5b), respectivamente, posiblemente como consecuencia directa de la diferencia de humedad entre la ahuyama y el ambiente, diferencial que genera el proceso de deshidratación celular (Mederos-Torres et al., 2020).
La proteína cruda en los trozos de ahuyama al inicio fue de 10 %, que aumentó en los tratamientos SN, CR y CB con valores de 11,7, 14,6 y 11 % respectivamente (Figura 5c), posiblemente por la síntesis de enzimas y a la deshidratación que concentró el contenido de nutrientes (Wills et al., 1984); resultado similar a lo reportado en hojas de Moringa oleifera al incrementarse en 25,6 y 31,5% en secado y deshidratado (Quintanilla-Medina et al., 2018) y en banano de 1,27 % en su estado fresco a 2,18 % (Macías-Ganchozo et al., 2018). El contenido de minerales presentó un incremento desde 10,9 % de cenizas en el día 0 (Figura 5d) debido posiblemente a la deshidratación de los trozos de ahuyama. El contenido inicial de grasa fue de 3,12 % (día 0), con incrementos en todos los tratamientos (Figura 5e), debido a la pérdida de agua que produjo la concentración de este nutriente, situación similar a lo encontrado por Casallas (2010) en banano deshidratado frente al fresco (1,1 g en 100 g).
Desarrollo fúngico
Los tratamientos con vinipel con o sin recubrimiento presentaron un crecimiento inferior a los demás, probablemente porque la capa protectora de vinipel aisló el trozo, minimizando el contacto de la superficie con el ambiente ya que las propiedades de barrera del vinipel como la permeabilidad, favorecieron la creación de una atmósfera que evitó el desarrollo de organismos de tipo aerobio. En el día 12 se observó una diferencia marcada del recubrimiento natural frente a los demás tratamientos, al presentar mayor crecimiento fúngico, permitiendo deducir que no es efectivo en frutos que han sufrido modificaciones mecánicas (cortes) y que, por el contrario, induce y potencia el desarrollo microbiano.
Los tratamientos SN y CR presentaron el mayor desarrollo de hongos sobre la superficie del trozo (3,1x104 y 1,1x105 UFC/g respectivamente), debido probablemente a que la alta humedad de la ahuyama y las superficies cortadas proporcionaron las condiciones necesarias para el crecimiento fúngico (Hernández-López et al., 2018) y a que algunos microorganismos aerobios psicrófilos, mesófilos y levaduras, encontraron disponibilidad de sustrato proveniente del almidón de yuca y materia orgánica de la ahuyama y a la temperatura ambiental predominante en la zona.
Pruebas microscópicas
Microscopía óptica de alta resolución (MOAR). La cáscara de la muestra testigo presentó células rotas desde el día 0, en tanto que en todos los tratamientos de la pulpa hubo considerable afectación debido al corte, causando liberación de agua en los espacios extracelulares y degradación de los lípidos de la membrana. Se evidencia presencia del recubrimiento en las células de la epidermis y tejido (colénquima) que incrementa la composición lipídica de la estructura, posiblemente por el aceite esencial de tomillo que, debido a la permeabilidad de las membranas fracturadas y porosas, permitieron su alojamiento en las estructuras.
Aunque el número de células cortadas fue relativamente pequeño, el tejido vegetal dañado produjo la aparición de espacios intra y extracelulares en la cáscara y pulpa, por la respuesta fisiológica de reparación del tejido, responsable del aumento de la respiración y de la producción de etileno, inducción de síntesis fenólica e inicio de la cicatrización de heridas.
Microscopía electrónica de trasmisión (MET). La cáscara y la pulpa presentaron características propias de las células vegetales, como una pared celular gruesa que define la forma y el tamaño y proporciona sostén en la célula, cloroplastos y vacuolas cuya función es almacenar sustancias. En el tratamiento con vinipel se observó daño estructural en la cáscara y, como consecuencia, pérdida de la forma ovoide de la vacuola, células deformadas, espacios en la pared celular más pronunciados y deshidratación en las células, presentando encogimiento. La cáscara de los trozos en el sistema binario (CB) presentó mayor degradación celular con respecto a la muestra con recubrimiento, presentando células sin estructura definida, rompimientos celulares y células deshidratados acompañados de encogimiento. En el tratamiento con vinipel se observó la ultraestructura de la pulpa, encontrando la estructura del almidón (Cuadro 1).
CONCLUSIONES
La mejor conservación de los trozos de ahuyama se observó con la película de vinipel, con o sin recubrimiento porque los frutos conservaron gran parte de sus características a temperatura ambiente (19 ºC), retrasando significativamente la pérdida de peso, degradación de color, manteniendo la textura y firmeza de la muestra, menor crecimiento microbiano y conservación de los componentes (azúcares totales, contenido de grasa, humedad, proteína y minerales). La aplicación del recubrimiento natural a base de almidón de yuca y aceite esencial de tomillo al 1 %, no parece ser viable para la conservación de los trozos de ahuyama en pos cosecha. El recubrimiento puede ser favorable para frutos enteros que no han sufrido daño físico, pero al realizar el corte no es efectivo como una película de barrera contra los daños fisiológicos que se presentan.
