Utilizacin de recubrimientos comestibles a base de quitosano y almidn de yuca para la conservacin de mango Tommy AtkinsMarlon Castro1, Christian Rivadeneira1, Isabel Mantuano1, Stalin Santacruz2, Khalid Ziani21 Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Laica Eloy Alfaro de Manab, Avenida circunvalacin, Manta Ecuador., P.O. Box 13-05-27322 Departamento Central de Investigacin, Universidad Laica Eloy Alfaro de Manab, Avenida circunvalacin, Manta Ecuador., P.O. Box 13-05-2732*Direccin de contacto: stalin.santacruz@gmail.comResumenLos recubrimientos comestibles son una tecnologa que ha ganado gran inters en la tecnologa de conservacin de alimentos ya que permite alargar el tiempo de vida til de frutas frescas. El mango es una fruta tropical altamente apetecida por los consumidores a nivel mundial, por lo tanto es importante proponer tecnologa nuevas que permitan facilitar su comercializacin. La presente investigacin estudi el uso de recubrimientos comestibles en mangos enteros; los recubrimientos que se usaron fueron elaborados a partir de quitosano, almidn de yuca cido saliclico y almidn de yuca cinamaldehdo timol. Se evalu el comportamiento de la fruta durante 28 das almacenada a 12C y 90% de humedad relativa con respecto a caractersticas fisicoqumicas tales como: prdida de peso, Brix, acidez e ndice de firmeza. El anlisis de los resultados demuestra que todos los tratamientos produjeron disminucin en la prdida de peso, siendo el ms efectivo el elaborado a partir de almidn de yuca cinamaldehdo timol. Todos los tratamientos mostraron valores ms bajos de acidez y Brix en comparacin con el control al final del almacenamiento. Palabras clave: recubrimiento comestible, quitosano, almidn, yuca, cinamaldehdo, mangoINTRODUCCINEl mango es una de las cinco frutas tropicales de mayor consumo a nivel mundial. Tommy Atkins es la variedad ms exportada en el Ecuador con el 65% de las exportaciones totales de mango (Mango Ecuador Foundation). Las prdidas poscosecha varan entre 20% y 50%. (Dvila, 2001). Los problemas poscosecha ms comunes en mango son: prdida de peso, dao mecnico, ataque de bacterias y hongos.Una prctica poscosecha comn es el tratamiento trmico a temperatura de 46C aproximadamente y tiempo entre 70 y 90 minutos dependiendo del tamao de la fruta. Sin embargo, el tratamiento trmico reduce la calidad de la fruta e incrementa la velocidad de maduracin. La maduracin debe realizarse a temperaturas entre 20C y 25C, temperaturas superiores conllevan a prdida de aromas y la aparicin de puntos sobre la cscara. (Dvila, 2001). El aroma es un importante atributo que determina la calidad de la fruta y la aceptacin del consumidor (Singh & Singh, 2012). El almacenamiento comercial deber realizarse a temperaturas de 10C a 15C con humedad relativa (HR) de 90% a 99%, seguido de condiciones de distribucin de 20C y 56% HR (Baldwin et al., 1999).Puesto que los mangos tienen alto contenido de agua son susceptibles de sufrir deshidratacin o prdida de agua que produce arrugas o marchitamientos, daos mecnicos y ataques de hongos y bacterias. (Dvila, 2001). Por las razones antes mencionadas, los recubrimientos comestibles se convierten en una alternativa tecnolgica que permite reducir la velocidad de deterioro durante el almacenamiento. Las pelculas comestibles aumentan la calidad de los productos alimenticios protegindolos del deterioro fsico, qumico y biolgico (Kester and Fennema, 1986), pueden fcilmente mejorar la fuerza fsica de los productos alimenticios y las caractersticas visuales y tctiles del producto (Cisneros-Zevallos et al., 1997). Adems, protegerlos de la migracin de humedad, crecimiento microbiano en la superficie, cambios qumicos inducidos por la luz y oxidacin de nutrientes (Kester and Fennema, 1986).Los recubrimientos comestibles son producidos de biopolmeros comestibles y aditivos de grado alimenticio. La formacin de biopolmeros comestibles puede realizarse a partir de protenas, polisacridos (carbohidratos y gomas), lpidos o una combinacin de ellos (Gennadios et al., 1997). Plastificantes y otros aditivos son combinados en la formacin de los biopolmeros para modificar las propiedades fsicas u otra funcionalidad de los recubrimientos comestibles (Han 2014). Los materiales de formacin de los recubrimientos pueden ser hidroflicos, hidrofbicos o ambos, sin embargo, con el fin de mantener la comestibilidad, los solventes utilizados estn restringidos a agua o etanol (Peyron, 1991).En aos recientes, el quitosano ha despertado considerable inters en la industria debido a sus propiedades nicas, incluyendo biodegradabilidad, biocompatibilidad y no toxicidad (Dash, Chiellini, Ottenbrite, & Chiellini, 2011). Las soluciones de quitosano exhiben buena capacidad para la formacin de recubrimientos que lo convierten potencialmente til para el desarrollo de biopolmeros antimicrobianos (Dutta, Tripathi, Mehrotra, & Dutta, 2009). La actividad antimicrobiana del quitosano ha sido bien reconocida durante aos, siendo considerado una alternativa factible para aplicaciones bactericidas. Los mecanismos de accin parecen ser el resultado de cambios en la permeabilidad celular producida por la carga del quitosano y las caractersticas de la superficie de la pared celular de las bacterias (Devlieghere, Vermeulen, & Debevere, 2004). Algunos estudios han relacionado el efecto antimicrobiano del quitosano al peso molecular y el grado de desacetilacin (Zheng & Zhu, 2003). El pH y el tipo de cido donde es disuelto el quitosano, as como las condiciones de almacenamiento pueden influenciar las propiedades antimicrobianas (Begin & Van Calsteren, 1999; Leceta, Guerrero, Ibarburu, Duenas ~ & de la Caba, 2013).El uso de recubrimientos comestibles con ciertos aditivos, tales como aceites esenciales (AE) incorporados ha sido particularmente destacado a lo largo de los aos, debido a su efecto en extender el tiempo de vida y facilitar el procesamiento y consumo de alimentos (Sung et al., 2013). Principios activos de aceites esenciales tales como carvacrol, carvona, cinamaldehdo, citral, p-cimene, eugenol, limoneno, mentol y timol estn registrados y son conocidos como no riesgosos para la salud de los consumidores (Commission Decision of 23 January, 2002).Los beneficios de incorporar AEs en los recubrimientos han sido demostrados por diferentes autores. Perdones, Snchez-Gonzlez, Chiralt, and Vargas (2012) reportaron cambios mnimos en las caractersticas fisicoqumicas y microbiolgicas de fresas recubiertas con 1% de quitosano y 3% de AE de limn durante 15 das en almacenamiento a 4C, en comparacin con frutas sin recubrimiento o frutas recubiertas solo con quitosano. Santos et al. (2012) verific que uvas recubiertas con quitosano (5 mg/mL) y aceite esencial de organo (5 l/mL) mostraron mejoras en su calidad fisicoqumica cuando fueron almacenadas a temperatura ambiente (25C) por 12 das. Otro qumico utilizado en la formacin de recubrimientos comestibles es el cido saliclico debido a que los silicatos retrasan la maduracin de las frutas, debido probablemente a la inhibicin o accin de la biosntesis de etileno, adems mantienen la calidad poscosecha (Srivastava & Dwivedi, 2000). La inmersin de peras en una solucin de 1 mmol.L-1 control de forma efectiva el envejecimiento de la fruta durante 5 meses en almacenamiento refrigerado (Asghari et al., 2007). El tratamiento de plantas de frutilla en estado vegetativo y durante el desarrollo de las frutas seguido de tratamiento poscosecha con 1 y 2 mmol.L-1 control efectivamente el envejecimiento e increment el tiempo de vida de las frutillas (Babalar et al., 2007). Tratamiento poscosecha de uvas de mesa con cido saliclico antes del recubrimiento con quitosano aument significativamente la eficacia del recubrimiento y disminuy el envejecimiento de la fruta (Asghariet al., 2009).

MATERIALES Y METODOSEl quitosano utilizado fue donado por el Departamento de Tecnologa de Alimentos de la Universidad Pblica de Navarra (Pamplona, Espaa). Los mangos de la variedad Tommy Atkins fueron obtenidos de un supermercado de la ciudad de Manta, Ecuador; los cuales fueron escogidos con un grado de madurez correspondiente a media sazn, de similar tamao y firmeza, sin daos en su corteza ni magulladuras que aceleren el proceso de deterioro de las frutas seleccionadas.Los mangos seleccionados se separaron en cuatro grupos y se les aplicaron los tratamientos del estudio por inmersin (Tabla 1) con 2 rplicas para cada tratamiento, teniendo un total de 28 unidades experimentales; los cuales se retiraron inmediatamente secndose a temperatura ambiente. Se evaluaron parmetros fisicoqumicos tales como prdida de peso, grados Brix, acidez e ndice de firmeza cada 7 das durante 4 semanas a 12C y 90% de humedad relativa.Tabla 1. Tratamientos del estudioNmeroTratamiento

1Control

2Quitosano

3Almidn + cido saliclico

4Almidn + cinamaldehdo + thymol

Preparacin de los recubrimientosEl recubrimiento de quitosano fue preparado disolviendo 1 gramo de quitosano (Mw = 149 kDa y DD = 95%) en 100 mililitros de solucin de cido actico al 1%. Adems, 1% de tween 20, 0,5% de glicerol y glucosa fueron aadidos a la solucin antes de ser homogenizado por un ultraturrax (Politron, Suiza) a 11000 rpm por 4 minutos.El recubrimiento de almidn fue preparado a partir de una solucin de almidn de yuca al 0,5% calentada a 90C por 5 minutos. 1% de tween 20, 0,5% de glicerol, y cido saliclico fueron aadidos antes del enfriamiento. 0,5% de glucosa, cinamaldehdo y timol fueron aadidos cuando la solucin alcanz la temperatura ambiental (25C aproximadamente). Finalmente la solucin fue homogenizada tal como se describi anteriormente.Prdida de pesoLa prdida de peso se determin a partir del peso inicial de las frutas y el registrado en los diferentes das de almacenamiento. Los resultados se reportan como prdida de peso (PP) utilizando la ecuacin 1. X 100(1)Donde Pi es el peso inicial de la muestra y Pf es el peso de la muestra final.FirmezaEl anlisis de firmeza se realiz mediante un texturmetro marca Shimadzu (Modelo EZ LX, Japn). Se utiliz una sonda de acero inoxidable de 3 mm de dimetro y 8 cm de largo la cual se introdujo en la fruta a una profundidad de 15 mm con velocidad de 10 mm/s. Se evaluaron tres partes de la fruta, en los extremos y en el centro, se reportaron los promedios de las tres mediciones realizadas.Slidos solublesLa fruta fue desintegrada utilizando una licuadora domstica y el jugo obtenido fue filtrado en tela de lienzo. El jugo obtenido fue analizado por medio de un refractmetro (Atago, Japn) de acuerdo al mtodo AOAC (1990) y se determinaron los slidos solubles. Los resultados se reportaron como Brix.

Acidez titulableLa acidez titulable se determin por valoracin con solucin de NaOH 0,01 M de acuerdo al mtodo AOAC (1984) y los resultados se expresaron como porcentaje de cido ctrico.RESULTADOS Y DISCUSIN Prdida de pesoLos mango recubiertos con almidn de yuca y cido saliclico presentaron la mayor prdida de peso mientras que la menor prdida se obtuvo en el recubrimiento de almidn con cinamaldehdo y timol. La naturaleza hidroflica del almidn contribuye a que se pierda ms peso que el control sin embargo, cuando se adiciona timol, por ser un terpeno, con cualidades hidrfobas, se obtiene la menor prdida de peso. (Delia E Locas, 2007) encontr que un recubrimiento formulado con terpeno restringe la evaporacin reduciendo la prdida de agua. Por lo tanto, los recubrimientos elaborados a partir de almidn de yuca deben ser complementados con alguna sustancia de origen lipdico para que funcione como barrera entre el mango y el ambiente y se reduzcan las prdidas de peso.

Figura 1. Prdida de peso de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativa.La tabla 2 muestra la media de los tratamientos notndose que a partir del da 14 solo el tratamiento con cido saliclico presenta diferencia estadstica significativa.Tabla 2. Prdida de peso de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativa.TratamientosDa 7Da 14Da 21Da 28

Control5,00A,B9,62A13,80A17,80A

Quitosano4,93A,B9,32A13,31A17,17A

Almidn + cinamaldehdo + timol4,41A8,43A12,09A15,74A

Almidn + c. Saliclico6,29B12,26B17,57B22,44B

Acidez titulableEn trminos generales la acidez tuvo el mismo comportamiento en todos los tratamientos, se observa una disminucin gradual durante los 28 das de almacenamiento. Similar resultado se obtuvo en la conservacin de fresas, debido probablemente a que los recubrimientos comestibles disminuyen la frecuencia respiratoria y retrasan la utilizacin de los cidos orgnicos en las reacciones enzimticas. Fuente tesis maestra

Figura 2. Acidez titulable de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativa.La tabla 3 muestra que despus de 28 das de almacenamiento solo se diferencian estadsticamente en la variable acidez, los tratamientos con cido saliclico y el control.Tabla 3. Acidez titulable de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativaTratamientosDa 7Da 14Da 21Da 28

Control2,20A2,20A0,88B1,75A

Quitosano2,50A2,43A1,48A1,13A,B

Almidn + cinamaldehdo + timol2,30A2,93A1,45A1,28A,B

Almidn + c. Saliclico2,40A2,73A1,40A1,08B

Slidos solubles totalesAl finalizar 28 das de almacenamiento, la muestra control alcanza el valor ms alto de slidos solubles totales (SST) (14Brix aproximadamente) mientras que los tres tratamientos con recubrimientos tienen SST entre 9 y 11 Brix. El tratamiento con almidn de yuca y cido saliclico obtuvo el valor ms bajo de Brix, demostrndose su efectividad para disminuir la velocidad de maduracin del mango. ( Srivastava M.K & Dwivedi U.N, 2000) indican que los silicatos retrasan la maduracin de las frutas, probablemente a travs de la inhibicin o accin de la biosntesis del etileno manteniendo la calidad poscosecha.Los tratamientos con quitosano y almidn de yuca cinamaldehdo timol mostraron incremento en los SST hasta el da 14, posteriormente se observa que disminuyen los valores constantemente hasta el da 28, lo cual puede deberse a un aumento en la actividad respiratoria de los mangos. (Chan, 1979; Agar et al., 1999; Lamikanra et al., 2000; Ayala-Zavala et al., 2004).

Figura 3. Brix de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativa.

La tabla 4 muestra que los tratamientos de conservacin utilizados fueron eficaces en reducir la tasa de maduracin del mango, ya que al final de los 28 das de almacenamiento todos los tratamientos aplicados tienen Brix ms bajos, mostrndose estadsticamente diferentes al control.Tabla 4. Brix de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativa.TratamientosDa 0Da 7Da 14Da 21Da 28

Control6,40A6,00A10,80B14,50A14,30B

Quitosano6,40A7,10A12,90C11,20A10,20A

Almidn + cinamaldehdo + timol6,40A5,80A13,80C13,50A11,20A

Almidn + c. Saliclico6,40A5,40A9,60A10,40A9,50A

Firmeza El anlisis de firmeza demuestra que la firmeza de todos los tratamientos disminuye durante 28 das de almacenamiento siendo el recubrimiento de quitosano el que mantiene la textura del mango ms firme. Sin embargo, no se observa diferencia significativa en la firmeza obtenida por el tratamiento con cido saliclico. Ver Fig. 4 y Tabla 5. La firmeza del mango recubierto con quitosano es mantenida debido probablemente a la reduccin de la prdida de peso y tasa de respiracin (Mohamed Ciss, 2015).

Figura 4. Firmeza de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativa.

Tabla 5. Firmeza de mangos Tommy Atkins recubiertos con quitosano, almidn de yuca, cido saliclico, cinamaldehdo y timol , almacenados durante 28 das a 12C y 90% de humedad relativa.TratamientosDa 0Da 7Da 14Da 21Da 28

Control27,78A26,99A24,71A,B9,43C7,11B

Quitosano27,78A27,67A24,78A,B15,58A,B11,69A

Almidn + cinamaldehdo + timol27,78A27,38A21,08B13,53B,C7,15B

Almidn + c. Saliclico27,78A27,59A27,33A19,13A10,04A

ConclusionesEl uso de recubrimientos comestibles a base de almidn y cido saliclico da mejores resultados en la disminucin de la prdida de peso de mangos enteros. Adems, todos los recubrimientos estudiados logran retrasar la maduracin de la fruta y mantener su firmeza con respecto al control. Los resultados de la presente investigacin dan a conocer el comportamiento de diferentes recubrimientos elaborados a base de quitosano, almidn, cido saliclico y aceites esenciales, lo cual puede ser de gran importancia para los productores de mango en el objetivo de aplicar una tcnica de conservacin poscosecha sencilla y que les permite mantener su produccin con mejor calidad durante el almacenamiento y comercializacin.ReferenciasAgar, I.T., Massantini, R., Hess-Pierce, B. and Kader, A.A. (1999). J. Food Sci., 64 (3): 433-440. AOAC. (1984). Oficial methods of analysis (14th ed.). Washington, DC.AOAC. 1990. Oficial methods of analysis (12th ed.). Washington, D.C. USA.Asghari, M. R., Hajitagilo, R., & Jalilimarandi, R. (8e12 April 2009). Postharvest application of salicylic acid before coating with chitosan affects the pattern of quality changes in table grape during cold storage. In6th International Postharvest Symposium, Antalya, Turkey.Asghari, M. R., Hajitagilo, R., & Shirzad, H. (2007). Postharvest treatment of salicylic acid effectively controls pear fruit diseases and disorders during cold storage. In:Proceedings of the international congress on Novel approaches for the control of postharvest diseases and disorders. COST action 924. 355e360.Ayala-Zavala, J.F., Wang, S.Y., Wang, C.Y. and Gonzlez-Aguilar, G.A. (2004). Lebensm.-Wiss. U.Technol., 37, 687-695.Babalar, M., Asghari, M., Talaei, A., & Khosroshahi, A. (2007). Effect of pre- and postharvest salicylic acid treatment on ethylene production, fungal decay and overall quality of Selva strawberry fruit. Food Chemistry, 105, 449e453.Baldwin E., Burns J., Kazokas W., Brecht J., Hagenmaier R., Bender R. Pesis E. (1999). Effect of two edible coatings with different permeability characteristics on mango (Mangifera indica L.) ripening during storage.Begin, A., & Van Calsteren, M.-R. (1999). Antimicrobial films produced from chitosan. International Journal of Biological Macromolecules, 26(1), 63e67Chan, H.T. (1979). Hort. Sci., 14(2), 140-141.Cisneros-Zevallos, L., Saltveit, M.E., Krochta, J.M., 1997. Hygroscopic coatings control surface white discoloration of peeled (minimally processes) carrots during storage. J. Food. Sci. 62 (2), 363366, 398.Commission Decision of 23 January, 2002. http://ec.europa.eu/food/fs/sfp/addit_flavor/flav17_en.pdfDash, M., Chiellini, F., Ottenbrite, R. M., & Chiellini, E. (2011). Chitosand A versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Progress in Polymer Science, 36(8), 981e1014.Dvila J. (2001). Manual poscosecha de mango. Proyecto BID-Fundacyt-EPN-090. Quito, Ecuador.Delia E Locas, M. d. (2007). Conservacin de naranjas con un recubrimiento formulado con terpenos obtenidos a partir de Pinus elliotis. Ciencia, Docencia y tecnologa, 159.Devlieghere, F., Vermeulen, A., & Debevere, J. (2004). Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Food Microbiology, 21(6), 703e714Dutta, P. K., Tripathi, S., Mehrotra, G. K., & Dutta, J. (2009). Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications. Food Chemistry, 114(4), 1173e1182.Gennadios, A., Hanna, M.A., Kurth, L.B., 1997. Application of edible coatings on meats, poultry and seafoods: a review. Lebensm. Wiss. Technol. 30 (4), 337350.Han, J. H. (2014). Edible films and coatings. A review. Innovations in food packaging, 213 - 255.Kester, J.J., Fennema, O.R., 1986. Edible films and coatings: a review. Food. Technol. 48 (12), 4759.Lamikanra, R., Chen, J.C., Banks, D., and Hunter, P.A. (2000). J. Agric. Food Chem., 48(12), 5955-5961.Leceta, I., Guerrero, P., Ibarburu, I., Duenas, M. T., & de la Caba, K. (2013). Characterization and antimicrobial analysis of chitosan-based films. Journal of Food Engineering, 116, 889e899.Mango Ecuador Foundation. Date of information search: 30-10-2014. http://www.mangoecuador.orgMohamed Ciss, J. P. (2015). Preservation of mango quality by using functional chotosan-lactoperoxidase systems coatings. Postharvest Biology and Technology, 10 - 14.Perdones, A., Snchez-Gonzlez, L., Chiralt, A., & Vargas, M. (2012). Effect of chitosanlemon essential oil coatings on storage-keeping quality of strawberry. Postharvest Biology and Technology, 70, 3241.Peyron, A., 1991. Lenrobage et les produits filmogenes: un nouveau mode demballage. Viandes Prod. Cares. 12 (2), 4146.Santos, N. S. T., Alves, A. J. A., Aguiar, A., Oliveira, C. E. V., Sales, C. V., Silva, S. M., et al. (2012). Efficacy of the application of a coating composed of chitosan and Origanum vulgare L. essential oil to control Rhizopus stolonifer and Aspergillus niger in grapes (Vitis labrusca L.). Food Microbiology, 32, 345353.Singh, Z., & Singh, S. P. (2012). Mango. In D. Rees, G. Farrell, & J. E. Orchard (Eds.), Crop post-harvest: Science and technology: Vol 3, Perishables(pp. 108142). Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd.Srivastava M.K & Dwivedi U.N. (2000). Delayed ripening of banana fruit by salicylic acid. Plant science, 158, 87 - 96. Sung, S.-Y., Sina, L. T., Tee, T.-T., Bee, S. T., Rahmat, A. R., Rahman, W. A. W. A., et al. (2013). Antimicrobial agents for food packaging applications. Trends in Food Science & Technology, 33, 110123.Zheng, L.-Y., & Zhu, J.-F. (2003). Study on antimicrobial activity of chitosan with different molecular weights. Carbohydrate Polymers, 54(4), 527e530