Estudio de indicadores de la calidad del tomate conservado en atmósfera ozonizada

En este este trabajo tratamos el estudio de indicadores de la calidad del tomate conservado en atmósfera ozonizada.

Estudio elaborado por: María del Mar Pérez Calvo (Responsable de I+D de Cosemar Ozono, S.L) Alejandro Palacios Valencia y Pablo Amigo Martín (Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola de Madrid – UPM)

estudio conservación del tomate en atmósfera ozonizada

Indice:


Resumen del estudio

El ozono se utiliza habitualmente en la conservación de alimentos por su alto poder biocida. Con el fin de comprobar su efectividad en la conservación en frío del tomate (Lycopersicon esculentum), así como si provoca variaciones en sus características organolépticas, se ha realizado un estudio de diversos indicadores de la calidad en tomates conservados en atmósfera ozonizada.

Los resultados del estudio revelan que, además de la eficacia del ozono a bajas concentraciones en la eliminación de los microorganismos de superficie de los frutos, éste aumenta el tiempo de conservación del tomate sin alterar negativamente sus parámetros de calidad.

Estudio de conservación del tomate en atmósfera ozonizada – Introducción

La conservación de los alimentos constituye una preocupación para el Hombre desde el inicio de las civilizaciones. Así, con el transcurso del tiempo, se han ido desarrollando distintas técnicas para soslayar el problema de su estacionalidad y preservación, al ser los alimentos sistemas muy complejos y altamente inestables, con un alto contenido en agua y sustancias nutritivas ideales como medio de cultivo para todo tipo de microorganismos que contribuyen a su descomposición.

Hoy en día se siguen utilizando tratamientos tradicionales como la desecación, fermentación o salazón que, a pesar de incrementar el tiempo de conservación, varían considerablemente las características intrínsecas de los productos a ellos sometidos. Este es uno de los mayores inconvenientes que deben solventar las nuevas técnicas de conservación, ya que el mercado actual demanda alimentos de gran calidad, de consumo en fresco o de mínimo procesado, lo que obliga a la búsqueda de tecnologías limpias que mantengan, en lo posible, las características naturales de los productos.

De todas las tecnologías disponibles, se ha constatado que la conservación en frío (refrigeración y congelación) presenta una gran eficacia, tanto por mantener la calidad de los productos como por ser una tecnología limpia y de coste razonable (1).

No obstante, a pesar de sus ventajas, estas técnicas no dejan de presentar inconvenientes, no siendo en algunos casos suficientes por sí mismas para alargar el periodo de conservación hasta la comercialización del producto, requiriendo tecnologías de apoyo a fin de lograr este objetivo. Una de estas tecnologías coadyuvantes es la adición de gases como el ozono.

Caracterización del ozono

El ozono es un compuesto formado por tres moléculas de oxígeno, cuya función más conocida es la de protección frente a la peligrosa radiación ultravioleta del sol; pero también es un potente oxidante y desinfectante con gran variedad de utilidades.

Se trata de un gas azul pálido e inestable, que a temperatura ambiente se caracteriza por un olor picante, perceptible a menudo durante las tormentas eléctricas, así como en la proximidad de equipos eléctricos, según evidenció el filósofo holandés Van Marun en el año 1785. A una temperatura de –112ºC condensa a un líquido azul intenso. En condiciones normales de presión y temperatura, el ozono es trece veces más soluble en agua que el oxígeno, pero debido a la mayor concentración de oxígeno en aire, éste se encuentra disuelto en el agua en mayor medida que el ozono.

Debido a la inestabilidad del compuesto, éste debe ser producido en el sitio de aplicación mediante unos generadores. El funcionamiento de estos aparatos es sencillo: pasan una corriente de oxigeno a través de dos electrodos. De esta manera, al aplicar un voltaje determinado, se provoca una corriente de electrones en el espacio delimitado por los electrodos, que es por el cual circula el gas. Estos electrones provocarán la disociación de las moléculas de oxígeno que posteriormente formarán el ozono.

Espectro de acción del ozono

Debido a su alto poder oxidante, se puede decir que el ozono no tiene límites en el número y especies de microorganismos que puede eliminar, dado que actúa sobre estos a varios niveles.

La oxidación directa de la pared celular constituye su principal modo de acción. Esta oxidación provoca la rotura de dicha pared, propiciando así que los constituyentes celulares salgan al exterior de la célula. Asimismo, la producción de radicales hidroxilo como consecuencia de la desintegración del ozono en el agua, provoca un efecto similar al expuesto.

Los daños producidos sobre los microorganismos no se limitan a la oxidación de su pared: el ozono también causa daños a los constituyentes de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), provocando la ruptura de enlaces carbono-nitrógeno, lo que da lugar a una despolimerización. Los microorganismos, por tanto, no son capaces de desarrollar inmunidad al ozono como hacen frente a otros compuestos (2).

El ozono es eficaz, pues, en la eliminación de bacterias, virus, protozoos, nemátodos, hongos, agregados celulares, esporas y quistes (3), (4), (5), (6), siendo capaz de destruir incluso esporas de Bacilus subtilis (7). Por otra parte, actúa a menor concentración y con menor tiempo de contacto que otros desinfectantes como el cloro, dióxido de cloro y monocloraminas (8).

El ozono, al poder ser aplicado en aire, asegura la destrucción de los numerosos microorganismos, que se encuentran en la superficie de los productos alimenticios al introducirlos en las cámaras frigoríficas (9). Esta contaminación empieza inexorablemente al iniciarse las operaciones de manipulado y transporte. Manteniendo la cámara de esta manera, en las condiciones más asépticas posibles, se dificulta en gran medida el riesgo de contagio de una pieza a otra dentro de la misma cámara ya que, como es sabido, la refrigeración tan sólo impide la multiplicación de los microorganismos, pero no los destruye.

Además el ozono, añadido a la atmósfera del almacén, elimina los olores causados por materia orgánica y productos químicos.

Los productos vegetales, por su bajo pH (3-5) y elevado contenido en azúcares, son especialmente sensibles al ataque fúngico, siendo las principales especies responsables de podredumbres los géneros Penicillum, Alternaria, Cladosporium, Botrytis y Rhizopus.

Las hortalizas, con pH próximo a la neutralidad y con moderado contenido en azúcares, son más sensibles a hongos como Fusarium, Sclerotinia, y Diploidia, y presentan una mayor sensibilidad al desarrollo de bacterias comoErwinia carotovora, responsables de las podredumbres húmedas.

La eficacia del ozono como biocida está de sobra probada, eliminando o impidiendo la multiplicación de los microorganismos responsables de la putrefacción que, habitualmente, descomponen los alimentos, por lo que su uso en la conservación de alimentos se viene recomendando hace ya tiempo en Estados Unidos y Europa, tanto a temperatura ambiente como en cámaras frigoríficas (10), (11).

De hecho el ozono viene definido en el Codex alimentarius por tener un uso funcional en alimentos como agente antimicrobiano y desinfectante, tanto del agua destinada a consumo directo, del hielo, o de sustancias de consumo indirecto, como es el caso del agua utilizada en el tratamiento o presentación del pescado, productos agrícolas y otros alimentos perecederos, y en el año 2001 la FDA (Administración Americana de Alimentos y Drogas), lo incluyó como agente antimicrobiano de uso alimentario, estando clasificado como seguro para alimentos (GRAS: Generally Recognized as Safe). Esta autorización permite que el ozono pueda ser utilizado en forma gaseosa o líquida en el tratamiento, almacenaje y procesado de alimentos, incluyendo carne y pollo.

Características del ozono en la conservación de alimentos

Así pues, el ozono posee unas características muy interesantes aplicables a la conservación de alimentos, en particular en vegetales:

  • Tiene un alto poder desinfectante, por lo que destruye los microorganismos de la superficie del producto.
  • Reacciona rápidamente con el etileno (gas que aumenta la velocidad de maduración) que producen los frutos climatéricos, transformándolo en CO2 y agua, beneficiosos para la conservación de frutas y hortalizas.
  • No penetra a través de los tejidos, por lo que no contamina el fruto.
  • Se descompone rápidamente en oxígeno, por lo que el tratamiento es seguro tras la aplicación.

Objetivo del estudio

Como ya hemos dicho, la eficacia del ozono como biocida es indiscutible y está de sobra probada en la conservación de alimentos, en este caso el tomate. No obstante, además del punto de vista microbiológico, resulta de suma importancia constatar que su uso no perjudica en ningún aspecto las características intrínsecas de los productos tratados.

EL producto vegetal elegido para la realización de este proyecto ha sido el tomate (Lycopersicon esculentum, por ser una de las hortalizas más importantes a nivel mundial y poseer unas características intrínsecas muy relacionadas con las propiedades del ozono:

  • Tiene un cambio muy significativo de color en su proceso de maduración.
  • Tiene una alta tasa de producción de etileno.
  • Tiene un tiempo de conservación escaso (aproximadamente 15 días).

Así pues se ha realizado, en la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola de Madrid, un estudio exhaustivo de los indicadores de la calidad de tomate fresco (Lycopersicon esculentum) conservado mediante la tecnología de frío en atmósfera ozonizada a diferentes concentraciones, comparándolos con los de tomates conservados en las mismas condiciones pero en atmósfera normal.

Los objetivos de esta investigación fueron comprobar si el uso de ozono elimina a simple vista los ataques fúngicos que suelen aparecer en la conservación del tomate, así como comprobar si las características químicas y organolépticas de los tomates se mantienen inalteradas tras el tratamiento con ozono, mediante el estudio de distintos indicadores de calidad.

Indicadores de calidad elegidos

El concepto de calidad en frutas y verduras ha ido evolucionando a lo largo del tiempo, habiendo en la actualidad más coincidencia entre los sectores implicados, que tienden a acercar sus criterios a los que impone el consumidor, en los que el estado de maduración del producto juega un papel fundamental.

La maduración organoléptica es un proceso por el cual las frutas adquieren las características sensoriales que las definen como comestibles, transformando un tejido fisiológicamente maduro pero no comestible aún, en otro visual, gustativa y olfativamente atractivo (12).

Los cambios más patentes durante el proceso de maduración son el color, sabor, olor, textura, etc., resultado de la profunda reestructuración metabólica y química que se desencadena dentro del fruto (13).

A medida que el fruto se desarrolla en la planta, sufre una serie de cambios anatómicos, fisiológicos y bioquímicos que son perfectamente evaluables. Así, hay algunos índices que sirven tanto para el seguimiento de la maduración en la planta, como para el de la evolución de la calidad organoléptica durante la conservación en frío y posterior maduración a temperatura ambiente (14).

Los índices de calidad más utilizados son el color de fondo, la firmeza, el contenido en sólidos solubles (ºBrix) y nivel de pH, siendo todos ellos de empleo muy práctico.

  • pH

    Es un valor que indica la acidez o basicidad de una sustancia. En el caso del tomate, el valor normal de pH se sitúa entre 4,2 y 4,4, siendo muy raro que se sobrepasen estos valores. Valores superiores pueden ocasionar problemas en la esterilización del zumo, que sería necesario acidular.

  • Firmeza

    La evaluación de firmeza es una de las técnicas más utilizadas en el control de la maduración de los frutos. Se trata de una técnica muy sencilla cuyos resultados se obtienen en cuestión de segundos.

    La firmeza es uno de los métodos físico-químicos que mejor se correlaciona con el estado de maduración de los frutos, ya que la dureza de la pulpa está directamente relacionada con la madurez de la muestra.
    Los frutos de tomate deben ser consistentes para soportar el transporte y la manipulación mecánica sin la aparición de grietas ni magulladuras.

  • Mermas de peso

    Producidas por las pérdidas de agua pueden incidir directamente sobre la calidad comercial al superar unos niveles críticos que dependerán de la especie.

    Los principales efectos de la pérdida de agua sobre la calidad son la degradación de pigmentos clorofílicos, lo que afecta al color; la pérdida de turgencia de los tejidos, lo que afecta a la textura; el arrugamiento o marchitamiento, que atañe al envejecimiento y la plasmolisis o muerte celular, que provoca pardeamientos.
    En la mayoría de las especies vegetales, unas pérdidas de peso superiores al 6 u 8% producen una alteración irreversible de la calidad sensorial.

Debido a la amplitud del estudio llevado a cabo, de entre los parámetros de calidad analizados, expondremos a continuación los resultados observados con la menor concentración de ozono aplicada en:

  • Mermas de peso
  • pH
  • Firmeza
  • Análisis visual de enfermedades

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Material

  • Cámaras frigoríficas

    La cámara utilizada para aplicar el tratamiento con ozono, de 2 x 2 x 2 m3, es una cámara de conservación estándar con sistema directo de refrigeración y muy buena estanqueidad.

    La cámara testigo es una cámara de congelación de 2 x 2 x 2,4 m3, que se puede usar asimismo para conservación. Posee un equipo de refrigeración directo compacto.

  • Generador de ozono

    Generador tipo descarga de alta tensión sobre un gas que contiene oxígeno, en este caso el aire, con producción de 1g/h y reloj programable en intervalos de 15 minutos, al que se añadió un programador electrónico para intervalos menores.

    A fin de que el nivel de Otras el tiempo de estabilidad del ozono no fuera mayor que el inicial, la toma de aire se realizó en el interior de la cámara.

Método

Para el Estudio de conservación del tomate en atmósfera ozonizada se utilizaron 60 tomates de las variedades Tavira, Kalyma y Caramba, dividiéndose estos a partes iguales entre las dos cámaras, previa pesada de cada ejemplar en balanza electrónica.

En una de las cámaras se aplicó un tratamiento de ozono a dosis de 0,01g/m3 cada 4 horas; en la otra no se aplicó tratamiento alguno, constituyendo los tomates en ella almacenados el control o testigo.

Ambas cámaras se mantuvieron a 12ºC con una humedad relativa comprendida entre 85 y 95%.

Tras 21 días de almacenamiento, y dado que los tomates de la cámara testigo empezaban a tener problemas degradativos (ablandamientos, mohos, etc.), se procedió al vaciado de las dos cámaras  a fin de analizar los parámetros de calidad establecidos.

  • Para calcular las mermas de peso se procedió a la pesada de los tomates una vez fuera de la cámara, comparando los valores resultantes con los tomados al principio de la experiencia.
  • Para el estudio de variaciones de pH se licuaron los tomates individualmente a fin de separarlos de la piel y las semillas, se homogeneizó el zumo resultante y se midió el pH con un pHmetro electrónico calibrado.
  • Para el estudio de firmeza se utilizó un penetrómetro que mide la dureza de la pulpa.
  • El análisis visual de enfermedades se realizó in situ tanto en la cámara testigo como en la ozonizada, observando la posible presencia de signos externos de ataque fúngico o bacteriano.

Resultados del estudio

Las siguientes figuras muestran gráficamente los resultados de los parámetros mermas de peso, pH y firmeza, según las variedades de tomate, expresados como media ± desviación estándar

  • Mermas de peso
    Los resultados del estudio de la variación de peso durante la experiencia se muestran en el gráfico de la figura 1.

    estudio de conservación del tomate en atmsfera ozonizada - mermas de peso
    Fig. 1.- Estudio de la merma de peso (%) tras 21 días de almacenamiento

    Durante la experiencia, la pérdida de peso sufrida a lo largo de 21 días varía sobre el peso inicial, según las variedades, entre un 3 y un 4% en la cámara testigo, y entre 2 y 4% en la cámara ozonizada (una merma ligeramente menor). La variedad Caramba presenta la mayor pérdida de peso, siendo la Tavira la que menos peso pierde en el almacenaje.

  • pH
    En la figura 5 se reflejan los resultados obtenidos al estudiar el pH final de los tomates conservados en atmósfera ozonizada frente a los del grupo control.

    Estudio de conservación del tomate en atmósfera ozonizada - ph
    Fig. 5.- Estudio de variación en el pH tras 21 días de almacenamiento.

    El almacenamiento en atmósfera ozonizada no varía el pH respecto del que se observa tras almacenamiento en atmósfera normal.

  • Firmeza
    La figura 6 plasma el resultado de la parte del estudio referida a la firmeza de la pulpa de los tomates, comparando la muestra tratada con ozono con el grupo de la cámara testigo.

    Estudio de conservación del tomate en atmósfera ozonizada - dureza final
    Fig. 6.- Estudio de dureza (Kg/cm2) tras 21 días de almacenamiento.

    La dureza de la pulpa de los tomates conservados en atmósfera con ozono alcanza valores ligeramente por encima (entre 0,1 y 0,4 Kg/cm2) de la que resulta en atmósfera normal. La atmósfera de O3 mantiene mejor la dureza que la atmósfera normal a la concentración aplicada.

  • Análisis visual de enfermedades
    Realizado in situ, tanto en la cámara testigo como en la ozonizada, observando la posible presencia de signos externos de ataque fúngico o bacteriano durante el tiempo de conservación.Teniendo en cuenta las grandes propiedades desinfectantes del ozono, se observó que en la cámara ozonizada, como era de esperar, ninguno de los tomates presentaba signos externos de ataque fúngico o bacteriano, no ocurriendo lo mismo en la cámara testigo en alguna del las experiencias, debido al alto grado de humedad relativa existente que favorece la aparición de hongos.

Conclusión del estudio

A pesar de existir antecedentes en el uso de ozono para la conservación de alimentos, e infinidad de experimentos de su aplicación en la preservación de diferentes frutas y vegetales, en España no existen estudios anteriores a este de la influencia del ozono sobre los caracteres organolépticos de tomates conservados en atmósfera ozonizada.

Como ya se ha indicado, la eficacia del ozono como biocida no presenta ninguna duda, siendo un potente oxidante capaz de destruir la forma bacteriana más resistente: las esporas de Bacillus subtilis.

A la luz de los datos obtenidos en el estudio descrito tras su correspondiente tratamiento estadístico, se llega a las siguientes conclusiones:

  • La conservación del tomate en atmósfera ozonizada no provoca cambios significativos en las propiedades organolépticas del producto, por lo que no perjudica su calidad sensorial.
  • El tratamiento post-cosecha con ozono en la conservación del tomate determina que enfermedades fúngicas que aparecen en la cámara testigo no aparezcan en la cámara ozonizada, sea cual sea el nivel de ozono aplicado.
  • En los tomates tratados con ozono se observa al tacto una mayor firmeza en la piel, a pesar de que las medidas de dureza son análogas.

En resumen, se puede concluir que la aplicación del ozono en pequeñas concentraciones resulta eficaz en la eliminación de los problemas de enfermedades fúngicas y bacterianas que se dan normalmente en la conservación de vegetales, a la vez que alarga la comercialización del producto durante unos días (de 4 a 6), sin llegar a alterar negativamente sus parámetros de calidad.

En el siguiente enlace puedes ver algunas  soluciones con ozono en la agricultura.


Referencias bibliográficas del estudio

  1. Amigo Martín, P., Tecnología del frío y frigoconservación de alimentos, AMV Ediciones, 2005.
  2. Fiessinger, F.; Richard, Y.; Montiel, A.; Musquere, P., Advantages and disadvantages of chemical oxidation and disinfection by ozone and chlorine dioxide., Sci. Total Environ., 18: 245-261, 1981.
  3. Vaughn, J.M.; Chen, Y.S.; Lindburg, K.; Morales, D., Inactivation of human and simian rotaviruses by ozone., Appl. Environ. Microbiol., 53(9): 2218-2221, 1987.
  4. Yamayoshi, T.; Tatsumi, N. (Department of Environmental Microbiology, Osaka Prefectural Institute of Public Health, Japan), Microbicidal effects of ozone solution on methicillin-resistant Staphylococcus aureus., Drugs Exp. Clin. Res., 19(2):59-64, 1993.
  5. Kowalski, W.J.; Bahnfleth, W.P.; Striebig, B.A.; Whittam, T.S.; Demonstration of a hermetic airborne ozone disinfection system: studies on E. coli., AIHA J (Fairfax, Va), 64: 222-227, 2003.
  6. Shin, G.A.; Sobsey, M.D. (Department of Environmental Sciences and Engineering, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC 27599-7400, USA), Reduction of Norwalk virus, poliovirus 1, and bacteriophage MS2 by ozone disinfection of water., Appl. Environ. Microbiol., 69(7):3975-3978, 2003.
  7. Li, C.S., Wang, Y.C. (Graduate Institute of Environmental Health, College of Public Health, National Taiwan University), Surface germicidal effects of ozone for microorganisms., AIHA J., (Fairfax, Va), 64(4):533-537, 2003.
  8. Korol, S.; Fortunato, M.S.; Paz, M.; Sanahuja, M.C.; Lázaro, E.; Santini, P.; D’Aquino, M., Water disinfection: comparative activities of ozone and chlorine on a wide spectrum of bacteria., Rev. Argent. Microbiol., 27(4): 175-183, 1995.
  9. Moore, G.; Griffith, C.; Peters, A. (University of Wales Institute, Cardiff (UWIC), Food Safety Research Group, School of Applied Sciences, UK), Bactericidal properties of ozone and its potential application as a terminal disinfectant., J. Food Prot., 63(8):1100-1106, 2000.
  10. Restaino, L.; Frampton, E.W.; Hemphill, J.B.; Palnikar, P., Efficacy of ozonated water against various food-related microorganisms., Appl. Environ. Microbiol., 61(9):3471-3475, 1995.
  11. Kim, J.G.; Yousef, A.E.; Khadre, M.A. (Department of Food Science and Technology, Ohio State University, Columbus, OH43210, USA), Ozone and its current and future application in the food industry., Adv. Food Nutr. Res., 45:167-218, 2003.
  12. Rhodes, M.J.O., The Climacteric and Ripening of Fruits, in The Biochemistry of Fruits and their Products, Ed. Hulme, A.C., Academic Press, London, U.K., 1(17): 521-532, 1970.
  13. Hobson, G.E., Enzymes and Texture Changes During Ripening, in Recent advances in the biochemistry of fruit and vegetables, Eds. Friend, J. and Rhodes, M.J.C., Academic Press, 6: 123-132, 1981.
  14. Knee, M.; Hatfield, S.; Smith, S.M., Evaluation of various indicators of maturity for harvest of apple fruits intended for long-term storage., J. Hortic. Sci., 64: 403-411, 1989.

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