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INTRODUCCIÓN

El tomate de árbol (Solanum betaceum) o tamarillo es una planta endémica de América del Sur, considerado como un fruto andino exótico (Acosta-Quezada et al, 2015). Su pulpa es jugosa, de color anaranjado claro a excepción de la variedad “tomate mora” que es de color morado y pulpa rojiza. Este fruto tiene sabor agridulce lo que la hace apetecida principalmente en Europa (Flores, 2007). Su consumo se ha asociado a la capacidad de reducir el colesterol y se caracteriza por un alto contenido de fibra (cáscara), vitaminas A y C, minerales como Ca, Fe, P y antioxidantes, además de un bajo poder calórico. Se consume principalmente en fresco en forma de jugo y debido a su alto contenido de pectina se utiliza para elaborar mermeladas (Lucas et al., 2011).

Por otro lado, los productos mínimamente procesados (IV gama) son frutas frescas o vegetales que han sido modificadas físicamente de su forma original por procesos como pelado, deshojado, lavado y cortado, para obtener un producto enteramente consumible para su consecuente empacado y almacenado en refrigeración (Andrade-Cuvi et al., 2010). Existen dos tipos principales de deterioro en los productos mínimamente procesados, de naturaleza fisiológica y microbiológica. La intensidad de estos daños estarán definidos por la especie y variedad, estado de madurez, grado de compartimentación, concentración de sustratos, actividad de enzimas y disponibilidad de oxígeno (Artés et al., 1998; Artés et al., 2011). Las propiedades intrínsecas (pH, actividad de agua, acidez, composición nutricional) de las frutas mínimamente procesadas favorecen al crecimiento de levaduras, mohos y en algunos casos bacterias ácido lácticas. En tanto que las propiedades extrínsecas (humedad y temperatura almacenamiento, tipo de atmósfera) también son parte del comportamiento de deterioro, debido a que establecen el tipo de microorganismos que alteren el producto, pueden inducir reacciones químicas o logran turbar el metabolismo del tejido vegetal. Por otro lado, microrganismos patógenos pueden estar presentes en las frutas o vegetales mínimamente procesados debido a la contaminación cruzada que puede ocurrir durante el procesamiento (Ramos-Villaroel et al., 2011), es por esto que el estudio de la alteración y contaminación microbiológica de productos mínimamente procesados es primordial (Jay et al., 2005; Díaz-Sobac y Vermon-Cartes, 1999).

El rápido crecimiento del mercado de los productos mínimamente procesados ha llevado a que el sector industrial aumente su inversión en el desarrollo e investigación para la aplicación de tecnologías que permitan extender la vida útil de este tipo de productos (Allende et al., 2006). Se ha estudiado el uso de atmósferas modificadas (Cortellino et al., 2015; Caleb et al., 2013), tratamientos térmicos (Rodoni et al, 2016; Aguayo et al., 2015), radiación UV-C (Gutiérrez et al., 2015; Manzocco et al., 2016), ozono (Pandiselvam et al., 2017), entre otros.

La radiación UV-C es considerada como una tecnología que tiene la potencialidad de prolongar la vida poscosecha de frutas y hortalizas enteras o mínimamente procesadas (Li et al., 2010; Rivera-Pastrana, Béjar, Martínez-Téllez, & González-Aguilar, 2007; Fonseca y Rushing, 2006). Es un método de conservación con el que se ha obtenido buenos resultados en el incremento de la vida útil en el almacenamiento de los productos tratados frenando alteraciones microbiológicas y manteniendo la calidad del producto, tomando en cuenta que la eficacia de esta metodología depende también del cuidado higiénico en el procesamiento para disminuir la carga microbiana y evitar su desarrollo (Domínguez & Parzanese, 2011). Las propiedades antimicrobianas y de mejoramiento de la concentración de antioxidantes son muy apreciadas ya que se atribuyen al retraso de la maduración, siendo una potencial reducción de pérdidas económicas por deterioro. Además la formación de compuestos fenólicos bioactivos que responde al estrés inducido por la radiación UV-C, efecto conocido como hormesis (Luckey, 1980). Compuestos como ácidos fenólicos, flavonoides entre otros, se caracterizan por presentar propiedades antiinflamatorias, antihistamínicas y antitumorales que incrementan el valor nutricional de productos tratados con UV-C (Rodríguez & Narcisso, 2012). El tipo de polifenoles, así como su acumulación y menores pérdidas durante el almacenamiento es estrechamente dependiente del cultivo y dosis UV-C utilizados (Alothman et al., 2009; González-Aguilar et al., 2007).

El ozono tiene un amplio rango de aplicaciones en la industria alimenticia, desde descontaminación de superficies, sanitación de equipos hasta tratamiento de aguas. Se caracteriza por su alto potencial oxidante lo que le confiere propiedades bactericidas, ya que inactiva los microorganismos mediante la oxidación; el ozono residual se descompone espontáneamente en derivados no tóxicos, convirtiéndolo en un agente antimicrobiano amigable ambientalmente para ser utilizado en la industria alimentaria (Rodríguez & Narcisso, 2012). Se ha probado su uso en frutos como papaya (Yeoh et al., 2014), pepino (Liang et al., 2017), melón (Toti et al., 2017), entre otros. Se ha estudiado como una tecnología aplicada para inmersión en agua ozonificada (de Almeida Monaco et al., 2016; Karaka y Velioglu, 2014) u ozono gaseoso (Han et al., 2017; Shynkaryk et al., 2016; Tzortzakis 2014).

El objetivo de este trabajo de investigación fue evaluar el uso de radiación UV-C y ozono gaseoso sobre la calidad fisicoquímica y microbiológica de tomate de árbol mínimamente procesado bajo dos técnicas de pelado (químico y escaldado).

MATERIALES Y MÉTODOS

Material vegetal y diseño del experimento

Se utilizó tomate de árbol (Solanum betaceum) de variedad puntón (común). Los frutos se adquirieron en el mercado local con un grado de madurez pintón, según la norma técnica ecuatoriana INEN 1909:2015. Como parte del procesado mínimo se aplicaron dos tipos de pelado: químico (inmersión en NaOH 8%/1.5 min) y escaldado (inmersión en agua 95ºC/1.5 min). Una vez pelados los frutos se sumergieron en una solución de ácido cítrico (1%) y ácido ascórbico (1%) por un minuto, con el objetivo de reducir el pardeamiento enzimático. Posteriormente los frutos pelados se cortaron en octavos y se dividieron en tres grupos: (1) radiación UV-C; (2) exposición a una atmósfera de ozono y (3) frutos sin tratamiento, denominados controles. Estos últimos se colocaron directamente en bandejas tipo clamshells con un peso aproximado de 300 g y se almacenaron por 8 días a 4°C. A los 0, 4 y 8 días de almacenamiento se realizaron análisis fisicoquímicos y microbiológicos. El ensayo completo se realizó por triplicado.

Tratamiento con radiación UV-C: Se utilizó una cámara equipada con 4 lámparas (Philips, TUV G30T8, 30 W, USA; pico de emisión 254 nm) a una distancia de 30 cm y se aplicó una dosis de 6.02 kJ/m² medida con un radiómetro digital (UVP, UVX Radiometer, USA). Inmediatamente después del tratamiento los frutos se almacenaron asépticamente en bandejas plásticas y se refrigeraron.

Tratamiento con ozono: Se utilizó un sistema discontinuo diseñado por el Centro de Investigación de Mecatrónica CIMETICS, FCII, UTE, Ecuador. Se generó el ozono por el método de descarga corona y se aplicó una concentración de 1.5 mg/L con un tiempo de exposición de 5 minutos y un flujo controlado manualmente al 30%. La concentración de ozono fue medida con un sensor Aeroqual EQZ 03-GSE (0-10 mg/L). Los frutos se colocaron en bandejas plásticas abiertas, una vez alcanzado el tiempo de exposición se cerraron las bandejas y se refrigeraron.

Análisis fisicoquímicos

a. Pérdida de peso.- Se pesó cada bandeja al inicio y al término de cada período de almacenamiento. La pérdida de peso se expresó en porcentaje mediante la diferencia de peso con relación al día o tratamiento.

b. Color.- Se determinó utilizando un colorímetro Konica Minolta CR-400. Las medidas se tomaron en zonas diferentes del fruto como superficie externa y en la placenta. Se obtuvieron coordenadas de cromaticidad amarrilla (b*) y el valor de luminosidad (L*). Se calculó la diferencia de color (⧍E*) usando los valores L*, a* y b* entre el día inicial y en cada día de análisis: ⧍E*= [(⧍L*)² + (⧍a*)² + (⧍b*)²]^1/2

c. pH, acidez total (AT), sólidos solubles (SS) y ratio.- Se tomó 150 g de fruta y se homogenizó con un trituradora manual marca Oster, se filtró usando gasa estéril. El filtrado se utilizó para la medición del pH (por inmersión de electrodo en el filtrado), AT (por neutralización de 10 ml del filtrado con NaOH 0.1N hasta alcanzar un pH: 8,1-8,3. Los resultados fueron expresados como % de ácido cítrico) y SS (se usó un refractómetro digital marca Boeco BOE 32195, los resultados se expresaron como %p/p). El ratio se calculó mediante la relación entre SS/AT.

d. Firmeza.- Se midió en la zona central externa de cada muestra. Se utilizó un penetrómetro o durómetro de frutas Penetrometer Firmness Tester; los resultados obtenidos fueron registrados en Newtons (N).

Análisis microbiológicos

a. Preparación de la muestra.- Se colocaron aproximadamente 25 g de frutas enteras en un recipiente estéril por medio de guantes estériles y se agregó 225 ml de agua peptonada estéril hasta cubrir completamente los frutos agitando suavemente para desprender los microorganismos de la superficie y se dejó transcurrir aproximadamente 2 minutos (dilución 10^-1), a partir de ésta se realizaron dos diluciones sucesivas (10^-2 y 10^-3).

b. Recuentos.- De cada dilución se tomó una alícuota de 1 ml y se inoculó en placas Compact Dry para recuento de enterobacterias (incubación: 37°C/48 horas), bacterias psicrófilas totales (5°C/10 días), mohos y levaduras (incubación: 25°C/5 días). Para el recuento de bacterias ácido lácticas (BAL) se utilizó la técnica de vertido y se inoculó 1 ml en agar MRS, las muestras se incubaron a 37°C/3 días en anaerobiosis. Los resultados se expresaron como el logaritmo del número de unidades formadoras de colonias por gramo de tejido (Log UFC/g).

Análisis estadístico

Se utilizó un diseño factorial A x B para cada grupo de muestra sometido a diferente técnica de pelado. Los resultados se analizaron utilizando el paquete informático InfoStat versión 2010 (Grupo Infostat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina) con una análisis de varianza (ANAVA). Las medias fueron comparadas mediante la prueba de Tukey con un nivel de confianza de 0.05.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se comparó el tratamiento con radiación UV-C y ozono gaseoso sobre la calidad fisicoquímica y microbiológica de tomate de árbol mínimamente procesado bajo dos técnicas de pelado (químico y escaldado).

Análisis fisicoquímicos: Como se observa en la tabla 1, a lo largo del almacenamiento se produjo un incremento en la pérdida de peso en todas las muestras. Los frutos escaldados alcanzaron el mayor porcentaje de pérdida de peso (aproximadamente 10%) en tanto que aquellos en los que se utilizó el pelado químico alcanzaron valores cercanos el 6%. En cuanto a los tratamientos poscosecha aplicados, la radiación UV-C (6.02 kJ/m²) produjo menor pérdida de peso en relación a los tratados con ozono (1.5 mg/L) mostrando valores de 5.8 y 3.9% para escaldado y pelado químico, respectivamente. Se ha comprobado que el tratamiento de productos mínimamente procesados con radiación UV-C (Moreno et al., 2017; Chen et al., 2016) y ozono (Concha-Meyer et al., 2014; Glowacz y Rees, 2015) favorecen a reducir la pérdida de peso durante el almacenamiento. Tanto la radiación UV-C como el ozono permitirían mantener la integridad de membranas evitando la pérdida de agua, electrolitos y sustancias como ácidos o azúcares, lo que conduce a retrasar el daño del tejido y consecuentemente mantener su calidad por más tiempo tal como señalan diversos trabajos de investigación (Karaca y Veloiglu, 2014; Bermúdez-Aguirre, et al., 2013).

Todas las muestras presentaron una ligera reducción en el pH sin encontrarse diferencia significativa entre los días de almacenamiento así como entre tratamientos, tampoco influyó la técnica de pelado. En cuanto a la AT, los frutos pretratados con escaldado, presentaron una ligera reducción luego de la aplicación de los tratamientos (UV-C y ozono) y se mantuvieron constantes durante el almacenamiento. Los frutos con pelado químico presentaron un similar mostrando una mayor reducción de la AT al final del almacenamiento. Un comportamiento contrario se observó en la cuantificación de SS; en todas las muestras se observó un ligero incremento en el contenido de SS sin encontrarse diferencia significativa. La técnica de pelado y los tratamientos no influyeron sobre este parámetro. El tomate mínimamente procesado mostró un ligero incremento en el ratio durante el almacenamiento sin encontrarse diferencia significativa entre las muestras, cabe resaltar que aquellas tratadas con ozono presentaron valores mayores que las muestras controles y las tratadas con radiación UV-C. En general se observa disminución de la AT e incremento de SS, pH y ratio durante la maduración que se asocia a cambios organolépticos (Andrade-Cuvi et al., 2016; González-Loaiza et al 2013); no obstante son ligeras las variaciones encontradas en estos parámetros debido a la aplicación de tratamientos poscosecha como radiación UV-C y ozono (Moreno et al., 2017; Glowzac et al., 2015; Li et al., 2014; Barboni et al., 2010; Aguayo et al., 2006).

La firmeza inicial del tomate mínimamente procesado osciló entre 2.0 y 2.5 N, estos valores disminuyeron durante el almacenamiento en todas las muestras. En el día 8 las muestras escaldadas y tratadas con ozono así como las que fueron sometidas al pelado químico y tratadas con radiación UV-C presentaron la mayor firmeza (1.5 N). Según explica Chen et al. (2016), el proceso de cortado conduce a la pérdida de firmeza del fruto debido a la acción de enzimas pectinolíticas además se disminuye la cristalinidad de la celulosa y el grosor de la pared celular. El uso de radiación UV-C y ozono puede reducir la pérdida de firmeza como se ha comprobado en arándanos (Concha-Meyer et al., 2014), frutillas (Li et al., 2014), pepino y zuquini (Glowzac et al., 2015), entre otros.

Las muestras sometidas a pelado químico y posterior tratamiento una dosis de 6.02 kJ/m² de radiación UV-C y 1.5 mg/L de ozono gaseoso presentaron mejor apariencia visual que las muestras escaldadas (figura 1). Al evaluar los parámetros de color L* y b* se pudo observar que los pretratamientos de pelado produjeron efectos contrarios (tabla 2). Los frutos controles presentaron un valor inicial de L* = 47 y 62; y, b* = 45 y 46 para las muestras escaldadas y con pelado químico, respectivamente. La posterior aplicación de los tratamientos en las muestras escaldadas produjo el aumento de la luminosidad (L*) y de b*, es decir una pérdida del color naranja observándose un amarillamiento de la superficie. Mientras que en las muestras con pelado químico se observó el efecto contrario, el valor de L* y b* disminuyó y en consecuencia los frutos presentaron una apariencia más brillante. Durante el almacenamiento se observó la reducción de L* y b* en todas las muestras, esto sugiere una pérdida de color amarillo-naranja. Los principales cambios de estos parámetros se presentaron en las muestras escaldadas y tratadas a diferencia de los frutos con pelado químico que presentaron mayor variación de color en las muestras control que en las tratadas tanto con radiación UV-C como con ozono. El valor de (ΔE*) mostró que la principal variación de color se presenta en las muestras escaldadas y tratadas con luz UV-C en tanto que el resto de tratamientos presentaron valores similares. Estas diferencias están dadas debido a la forma irregular de los octavos de fruta resultado del corte durante el procesado mínimo, al tratarse de una fruta ovoide el contacto entre octavos así como la exposición a la luz y al oxígeno hace que las alteraciones de color sean irregulares en toda la superficie de las muestras. Resultados similares a los encontrados en el presente estudio fueron reportados por Glowzac et al. (2015) y Bermúdez-Aguirre et al. (2013). Se puede decir entonces que, tal como propone Manzocco et al. (2016), los cambios en la apariencia en productos mínimamente procesados durante el almacenamiento podrían atribuirse a la variabilidad intrínseca de los frutos más que por efecto de los tratamientos poscosecha aplicados.

Análisis microbiológicos.- Los resultados de los análisis microbiológicos se resumen en la tabla 3. Como se esperaba todas las poblaciones analizadas se incrementaron durante el almacenamiento encontrándose diferencias según el pretratamiento de pelado y posterior tratamiento poscosecha aplicado. Se realizó el recuento de enterobacterias como un grupo de microorganismos indicador de contaminación mientras que el análisis de BAL, bacterias psicrófilas, mohos y levaduras son grupos de microorganismos que producen alteración de productos mínimamente procesados. El pretratamiento de pelado y posterior aplicación de los tratamientos (UV-C y ozono) redujeron sustancialmente el crecimiento de enterobacterias inmediatamente luego de aplicados (día 0); en todas las muestras el crecimiento de enterobacterias se observó a partir del día 4 con valores comprendidos entre 0.9 y 1.5 unidades log para muestras tratadas y 3 unidades log para muestras control variando según el tipo de técnica de pelado. Al final del almacenamiento (día 8) los frutos tratados (luz UV-C y ozono) presentaron menor población que las muestras control, sin encontrarse diferencias entre los pretratamientos aplicados para el pelado de la fruta. Se ha comprobado la efectividad del uso de radiación UV-C y ozono gaseoso para la reducción de población de enterobacterias en rúcula (Gutiérrez et al., 2017; Gutiérrez et al., 2015), similar a lo encontrado en cilantro tratado con agua ozonificada (Tzortzakis y Antonios, 2017). Por otro lado, al inicio del experimento únicamente las muestras control escaldadas presentaron crecimiento de BAL (1.8 log UFC/g). Al igual que ocurrió con las enterobacterias, el crecimiento de BAL se produjo a partir del día 4 siendo menor el crecimiento en las muestras tratadas (UV-C y ozono) manteniéndose esta tendencia hasta el día 8. Resultados similares han sido reportados por Manzocco et al. (2016) y Scherm et al. (1993) en ananá mínimamente procesada trabada con radiación UV-C (200 J/m²) y olivas tratadas con ozono (3.63 mg/L), respectivamente.

El principal grupo de microorganismos alterantes de productos mínimamente procesados refrigerados son las bacterias psicrófilas (Montville et al., 2012). El pelado químico junto con los tratamientos (UV-C y ozono) redujeron significativamente la población de bacterias psicrófilas hasta el día 4 (<0.1 log UFC/g) en tanto que al final del almacenamiento (día 8) las muestras tratadas con ozono presentaron una población 50% menos que las muestras control yen muestras tratadas con luz UV-C esta reducción fue del 14%. Resultados diferentes se observaron en las frutas escaldadas, en este grupo únicamente aquellas tratadas con ozono no presentaron crecimiento tras la aplicación del tratamiento. A lo largo del almacenamiento la población de bacterias psicrófilas aumentó alcanzando valores similares entre las muestras control y tratadas con UV-C (con un rango entre 3 y 3.5 log UFC/g) mientras que las muestras tratadas con ozono presentaron menor crecimiento (1.4 log UFC/g). Respecto a estos microorganismos se ha encontrado diversos resultados, Gutiérrez et al. (2017) reportaron un efecto inmediato de control de crecimiento por aplicación de radiación UV-C y ozono gaseoso en rúcula mientras que Gómez et al. (2015) no encontraron efecto de la radiación UV-C en melón mínimamente procesado.

En cuanto a la población de mohos y levaduras, esta se vio reducida significativamente con el pelado químico junto con los tratamientos (luz UV-C y ozono) con diferencias entre 1 y 2 unidades logarítmicas respecto a las muestras escaldadas (control y tratadas) que presentaron mayores valores a aquellas sometidas al pelado químico sin encontrarse diferencia significativa. Durante el almacenamiento se observó un incremento de mohos y levaduras en todas las muestras alcanzando una población entre 3 y 4 unidades logarítmicas mientras que las muestras pretratadas con pelado químico y tratadas con radiación UV-C (6.02 kJ/m²) y ozono (1.5 g/L) presentaron valores menores a 3 log UFC/g. Los mohos y levaduras son microorganismos más resistentes (Alexopoulus et al., 2013) que las bacterias a los diferentes tratamientos poscosecha, si bien se logra su reducción inicial en muchos casos al final del almacenamiento se alcanzan poblaciones similares a muestras control de diferentes productos frutihortícolas (Gómez et al., 2015; Kying y Ali, 2016; Gutiérrez el al., 2017; Concha-Meyer et al., 2014).

CONCLUSIONES

La inmersión del tomate de árbol en NaOH (8%/1.5 min) es una técnica de pelado que permite obtener frutos con mayor luminosidad y su combinación con la posterior aplicación de radiación UV-C (6.02 kJ/m²) y ozono gaseoso (1.5 mg/L) constituyen métodos de sanitización que son efectivos para inhibir el crecimiento de microorganismos en tomate mínimamente procesado refrigerado asegurando la calidad microbiológica del producto sin alterar su calidad fisicoquímica durante 8 días. Sin embargo, son necesarios estudios sobre la aplicación de tecnologías combinadas o el uso de empaques además de evaluar su efecto sobre compuestos como vitaminas y otros antioxidantes que caracterizan al tomate de árbol con el fin de dar una alternativa de productos con presentación innovadora y buenas características nutricionales para el consumidor.

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Notas de autor

* Autor de correspondencia: María José Andrade-Cuvi. E-mail: mjandradecuvi@ute.edu.ec

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