Pais: Brasil

Fecha: 12 de Octubre del 2020

La detección temprana de hongos en la papaya puede reducir las pérdidas poscosecha por Embrapa, Brasil

- Investigadores de Embrapa y Unicamp desarrollaron un método para extraer compuestos metabólicos volátiles de la papaya.

- La tecnología permite la detección precoz de los hongos que provocan la pudrición del fruto, antes de presentar síntomas. 

- Los hongos inactivos causan importantes pérdidas poscosecha. Según datos de la FAO, un tercio de las frutas y hortalizas se pierde en esta etapa.

- La detección temprana de hongos también beneficiará a la exportación de fruta fresca.

- Se utilizaron conocimientos de metabolómica y diseño para definir la mejor metodología para extraer los compuestos metabólicos.

Investigadores de  Embrapa Environment  (SP), en alianza con la Universidad Estatal de Campinas ( Unicamp ), desarrollaron y optimizaron un método para extraer y analizar metabolitos volátiles de la papaya. El objetivo es detectar precozmente la presencia de hongos causantes de pudrición mientras aún se encuentran en la fase de quiescencia, lo que, a grandes rasgos, podría traducirse como asintomático. Este es un resultado de extrema relevancia para reducir las pérdidas en la fase de poscosecha, impactando directamente la exportación de fruta fresca.

Según el investigador de Embrapa Medio Ambiente Daniel Terao , en la exportación de frutas frescas, los hongos que causan enfermedades en la poscosecha han provocado graves pérdidas a productores, exportadores e importadores. Esto se debe a que cuando las frutas se envían a Brasil, aparentemente están sanas, pero hay hongos inactivos y los síntomas solo aparecen con el proceso de maduración durante el almacenamiento y transporte.

Según estimaciones de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación ( FAO ), un tercio de las frutas y hortalizas se pierden después de ser cosechadas. La identificación convencional de los hongos que causan enfermedades solo es posible después de la aparición de los síntomas e implica costosos pasos de aislamiento y la posterior caracterización estructural por microscopio o molecular, a través de la extracción de ADN.

Larissa Rocha Terra (foto de la izquierda) , estudiante de doctorado de la Unicamp y becaria de la  Fapesp , que desarrolla su proyecto de investigación en Embrapa Meio Ambiente, explica que, como el aroma y el sabor de las frutas están íntimamente ligados a la percepción de calidad por parte de los consumidores, La extracción y el análisis de compuestos volátiles producidos por la papaya pueden ser una herramienta para la detección temprana de la contaminación por hongos.

“Lo que pasa es que las características sensoriales involucran, en la mayoría de los casos, compuestos orgánicos volátiles, como bencilisotiocianato, terpenos, hidrocarburos, ésteres, aldehídos, cetonas, alcoholes y ácidos orgánicos. La composición de tales metabolitos volátiles puede verse alterada por la presencia de microorganismos que provocan un cambio en el metabolismo del fruto, resultando en la síntesis de nuevas sustancias o en el cambio de los niveles de las ya existentes ”, agrega.

Método recopilado conocimientos de ciencia y diseño para el análisis metabolómico

Según  Sonia Queiroz , investigadora del área de química analítica y orgánica de Embrapa Environment, el análisis de volátiles alimentarios por cromatografía consta de tres pasos fundamentales: extracción, separación cromatográfica e identificación de compuestos. Un método bien establecido para extraer volátiles es la microextracción en fase sólida, que es una técnica de preparación de muestras simple y efectiva, utilizando una aguja recubierta con material adsorbente que, cuando entra en contacto con compuestos volátiles, puede extraer y concentrarlos en un solo paso.

De esta forma, los científicos desarrollaron un sistema en el que se inserta la papaya en un frasco, donde se deja tiempo para acondicionar. Luego, la fibra de microextracción en fase sólida se expone en el espacio de cabeza (espacio vacío) para la extracción de compuestos volátiles. Posteriormente, los analitos se desorben térmicamente de la fibra en el puerto de inyección de un cromatógrafo de gases acoplado a un espectrómetro de masas (GC-MS), para el análisis de los metabolitos volátiles producidos (análisis metabolómico).

Los investigadores se dieron cuenta de que la eficiencia del método depende de la definición de algunos parámetros, como la fibra utilizada, el tiempo que permanece almacenada la papaya, el tiempo de exposición de la fibra y la programación de temperatura del horno cromatógrafo. La variación de estos parámetros influye en la cantidad de volátiles detectados.

Según la investigadora y profesora  del Instituto de Química de la Unicamp  Marcia Miguel Castro Ferreira, una forma de estudiar el efecto de algunos factores en una respuesta y también de evaluar el efecto de la interacción entre ellos es utilizar diseños experimentales (DoE- del Diseño Inglés de Experimentos). En el uso de DoE, el nivel de los factores se varía simultáneamente, lo que permite un menor número de experimentos, en comparación con las evaluaciones univariadas (evaluación de la respuesta al modificar el nivel de un factor mientras los demás se mantienen constantes) y la posibilidad de evaluar el interacción entre ellos (qué ocurre con la respuesta cuando el nivel de dos o más factores se incrementa simultáneamente).

El estudio resultó en la extracción de más de 100 papayas volátiles

Artículos científicos publicados

Los autores publicaron los  resultados del trabajo  en la revista Química Nova.

Otro trabajo publicado por el equipo consistió en el análisis in vitro de metabolitos volátiles para la detección y clasificación de cuatro especies de hongos. Este trabajo, a su vez, fue publicado en el  Journal of Chemometrics .

En el estudio, los investigadores investigaron la eficiencia de dos fibras, una recubierta con polidimetilsiloxano (PDMS) y la otra con polidimetilsiloxano / divinilbenceno (PDMS / DVB). Descubrieron que el PDM / DVB era el responsable de extraer una mayor cantidad de volátiles de la muestra, principalmente los compuestos más polares, y esta fibra fue seleccionada para continuar con los estudios.

También se modificaron los parámetros de programación de la temperatura del horno del cromatógrafo hasta lograr reducir el tiempo de ejecución cromatográfica de 40 a 35 minutos, manteniendo un elevado número de picos detectados.

Finalmente, se utilizó el DoE, más precisamente, un diseño compuesto central (CCD- del English Central Composite Design), para evaluar cuáles serían los niveles óptimos del tiempo de acondicionamiento y el tiempo de exposición de la fibra para muestrear una mayor cantidad de volátiles. Con el CCD fue posible construir una superficie de respuesta que permitió un análisis más profundo de los datos. Los autores concluyeron que un tiempo de acondicionamiento de 10 minutos y un tiempo de exposición de la fibra de 45 minutos serían suficientes para realizar los análisis propuestos, ya que se detectaron más de 100 papayas volátiles.

Traducido del portugués.

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