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Revista Científica UDO Agrícola Volumen 9. Número 1. Año 2009. Páginas: 96-102

 

Efecto del tratamiento hidrotérmico sobre la ultraestructura de la cutícula del fruto de mango

 

Effect of hydrothermal treatment on the ultrastructure of cuticle of mango fruit

 

Deysi PETIT JIMÉNEZ  ¹, Elsa BRINGAS TADDEI², Alberto GONZÁLEZ LEÓN², Jesús Manuel GARCÍA ROBLES² y Reginaldo BÁEZ SAÑUDO²

 

¹Universidad Centroccidental “Lisandro Alvarado”. Barquisimeto, estado Lara, Venezuela y ²Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C. (CIAD) Hermosillo, Sonora, México.

E-mails: deysipetit@ucla.edu.ve y rbaez@cascabel.ciad.mx      Autor para correspondencia

 

 

RESUMEN

 

La cutícula es importante en la fisiología de los vegetales porque actúa como primera interacción entre la planta y el ambiente. Su integridad es afectada por factores genéticos, ambientales, fisiológicos y de manejo, tanto en campo como en poscosecha, afectando su función como barrera protectora. En este trabajo se determinó el efecto del tratamiento hidrotérmico sobre la ultraestructura de la cera epicuticular en los frutos de mangos (Mangifera indica L.), del cultivar ‘Kent’. Los frutos fueron muestrados de un huerto ubicado en Navojoa, Sonora, México. Se utilizaron frutos de mango del cultivar ‘Kent’, en el estado de madurez fisiológica y el tratamiento con calor fue aplicado por inmersión a una temperatura de 46,1 °C por 75 min. Se utilizó un diseño completamente al azar con cinco repeticiones y el muestreo realizado fue aleatorio. Se determinó la ultraestructura de la cera epicuticular. Se registraron diferencias en el arreglo estructural de las ceras en la superficie cuticular entre los frutos con tratamiento hidrotérmico (CTH) y el control (STH). En los frutos CTH se evidenció la formación tipo pergamino en la cutícula debido al efecto del calor, la orientación de placas en paralelo y en las ceras epicuticulares la presencia de estructuras de cristales en transición mostrando una distribución irregular, mientras que, en los frutos STH no se observó el efecto pergamino en la cutícula, se constató la orientación en placas enteras y  la formación de ceras epicuticulares del tipo amorfo.

 

Palabras clave: Mangifera indica L., cera epicuticular, tratamiento hidrotérmico, ultraestructura

 

ABSTRACT

 

The cuticle is important in the physiology of the vegetables because it acts as the first interaction between the plant and the environment. Structure and chemical composition cuticle varies across of plant developmental stages affecting it´s funtion as protector barrier. This study measured the effect of hydrothermal treatment on the ultrastructure of epicuticular wax in the fruits of mangoes (Mangifera indica L.), the cultivar 'Kent'. The fruits were samples from an orchard located in Navojoa, Sonora, Mexico. The fruits of mango 'Kent' in the state of physiological maturity was used and heat treatment was applied by immersion at a temperature of 46.1 ° C for 75 min. Completely randomized design with five repetitions and random sampling was done. In each sample were determined ultrastructure of epicuticular wax. Results showed differences in the in the settlement of the epicuticular wax the fruits of mango among hidrotermic treatment and without hidrotermic treatment. Fruit treated with hidrotermic treatment, evidenced training parchment type in the cuticle, the orientation of parallel plates and the presence of crystal structures in transition showing an irregular distribution, while the fruits without applying heat was observed an area dense with no structures formation of crystalloids type.

 

Key words: Mangifera indica L., epicuticular wax, hidrotermic treatment, ultrastructure.

 

INTRODUCCIÓN

 

El fruto del manguero (Mangifera indica L.) presenta gran demanda a nivel mundial debido a su delicioso sabor, atractivo color, y valor nutritivo (Mitra y Baldwin, 1997); sin embargo, tienen una maduración rápida, de 6 a 7 días en condiciones tropicales (Vazquez-Salinas y Lakshminarayana, 1985); y son susceptibles a daños mecánicos, al ataque de plagas y a las enfermedades poscosecha (Johnson y Coates, 1993; Ploetz, 2004). Entre los tratamientos cuarentenarios, la aplicación del tratamiento hidrotérmico se ha mostrado eficaz para el control contra plagas y patógenos (Armstrong et al,. 2007, Fallik, 2004, Lurie et al., 1997, Rondon et al., 2006).

Los efectos beneficiosos del tratamiento poscosecha con altas temperaturas pueden atribuirse al desarrollo de medios por parte de los tejidos para controlar los desordenes poscosecha. Zambrano y Materano (1999), reportaron que el tratamiento con calor a temperaturas entre 38 y 46 °C aumenta la tolerancia al daño por el frío y redujo la podredumbre de los frutos de mango. Lurie y Klein (1991), señalaron que la exposición de los tejidos de las plantas a un estrés puede proteger la planta de otro estrés.

 

Los tratamientos de acondicionamiento previo a altas temperaturas, son tratamientos físicos no contaminantes. Cuando son aplicados en forma inapropiada, pueden tener efectos adversos en la calidad de los frutos de mango que se manifiestan como alteraciones en la actividad enzimática, aumento en la velocidad de la respiración, hundimiento de la pulpa en la zona peduncular y otros efectos no deseables en parámetros físicos, químicos y sensoriales (Báez et al., 2001).

 

El tratamiento hidrotérmico incluye condiciones específicas de calentamiento y enfriamiento de la fruta, indicados en protocolos de operación acordados entre los países. El departamento de agricultura de Estados Unidos (USDA) tiene como condición para los exportadores de mango que deseen enviar su producto a ese país utilizar un tratamiento hidrotérmico a 46,1 °C por 90 minutos para el combate de antracnosis y mosca de la fruta. La duración del tratamiento depende del cultivar y peso del fruto, ya que estudios sobre transferencia de calor indican que todos los frutos cuyos rangos oscilan entre 480 y 700 g alcanzan la temperatura letal interna de 42,2 °C en menos de 80 minutos de tratamiento a 46,1 °C (Avena-Bustillos, 1997). De acuerdo a los resultados reportados por Báez et al. (2001) en frutos de mangos, por Seok-In et al. (2007) en mandarina satsuma (Citrus unshiu Marc., cv. Gungchun), por Saucedo- Veloz (2000) en aguacate (Persea americana Mill.), por Lunardi et al. (2002) en manzana (Malus domestica Borkh.) y por Báez et al. (2002) en frutos de melón (Cucumis melo L.), la aplicación del tratamiento hidrotérmico no tiene efectos perjudiciales en la calidad sensorial de los frutos, sin embargo, el uso de agua caliente tiene la desventaja de reducir su potencial de almacenamiento.

 

En frutos de mango el tratamiento hidrotérmico ha demostrado ser efectivo. Rondón et al. (2006); Saucedo y Mena, (1995); Flores, (1994); Avilán y Rengifo, (1990), reportaron que el uso de tratamientos con calor controlan la antracnosis causada por el hongo C. gloeosporioide.

 

La cutícula es un elemento estructural esencial y de gran importancia funcional y ecológica por ser la primera interacción entre las plantas y el ambiente (Kunst y Samuels, 2003). Su integridad es afectada por factores genéticos, ambientales, fisiológicos y de manejo, tanto en campo como en poscosecha (Jenks et al., 2002). Desde el punto de vista estructural la cutícula está compuesta por una matriz de cutina, en la cual se entrecruzan la cera intracuticular y es cubierta por la cera epicuticular (Heredia, 2003; Jeffree, 1996; Post-Beittenmiller, 1996). Su estructura, composición química y grosor cambian a través del desarrollo del fruto (Wiedermann y Neinhuis, 1998) y varían ampliamente entre especies (Jeffree, 1996).

 

El papel fisiológico de la cutícula incluye la regulación en la transpiración y mantenimiento del balance de agua (Veraverbeke et al., 2003; Wagner et al., 2003), regulación del intercambio de gases (Kolattukudy, 1996), protección contra patógenos y daños mecánicos (Commenil et al., 1997) y protección contra la radiación ultravioleta y agentes contaminantes (Barnes et al., 1996; Holroyd et al., 2002). Además, se asocia con algunos desórdenes en el exocarpo de los frutos (Aloni et al., 1998), como los ocasionados en daños por frío (Pesis et al., 2000).

 

La resistencia que ofrece la cutícula a los daños mecánicos, a la difusión de gases, a los cambios en permeabilidad al agua y a la penetración de microorganismos, no dependen específicamente de su grosor, sino más bien de los cambios de la estructura cuticular (Knoche et al., 2004; Rogiers et al., 2004), de la variación de sus componentes (principalmente lípidos solubles cuticulares) y las proporciones en que éstos se encuentran (Hauke y Schreiber, 1998; Riederer y Schreiber, 2001; Verardo et al., 2003; Matas et al., 2004;Vogg et al., 2004; Schreiber, 2005).

 

Las prácticas culturales y la aplicación de tratamientos hormonales, temperatura y humedad relativa empleada durante el almacenamiento o transporte de los frutos, tipo de lavado y limpieza, uso alternativo como atmósferas controladas y modificadas afectan la cutícula. (Kolattukudy, 1996). En este sentido, es de interés el conocimiento del efecto del tratamiento hidrotérmico sobre los cambios estructurales en las ceras epicuticulares de la cutícula en el fruto del mango.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

 

Material vegetal

 

Se utilizaron frutos de mango del cultivar ‘Kent’, en el estado de madurez fisiológica, fueron recolectados en un huerto experimental establecido en el Valle del Mayo, Sonora, México. La zona se encuentra localizada geográficamente en las coordenadas 27° 00’ LN y 109° 30’ LO, a una altitud de 39 msnm. La precipitación en la región fluctúa entre 200 y 400 mm anuales, y 70 % se concentra en los meses de julio a septiembre y el resto en los meses de diciembre y enero. La temperatura presenta valores de 23 a 27 °C en promedio anual; la evapotranspiración potencial alcanza valores de 2.600 mm anuales y una humedad relativa de 58 % en promedio.

 

La textura del suelo en el sitio experimental es migajón-limoso de 0 a 48 cm y de 85-123 cm, y franco de 48-85 cm y de 123-200 cm. El huerto está formado por 10 variedades de mango de 6 años, plantadas a una distancia de 5 m entre plantas y 4.5 m entre hileras, con un total de 300 árboles injertados; cuenta con un sistema de riego presurizado, con un microaspersor en cada árbol; la frecuencia del riego se proporcionó con base en humedad aprovechable (entre el 40 y 50 %) presente en el suelo, la cual fue medida con tensiómetros establecidos a 45 y 60 cm de profundidad. La fertilización se llevó a cabo durante el riego, con la dosis de 28-9-23-1.26 g de NPKCa/árbol por mes (Ramírez et al., 2004).

 

Los frutos muestreados se empacaron en bolsas de papel y fueron trasladados en transporte refrigerado al laboratorio de La Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD) en Hermosillo, Sonora. En el laboratorio, se eligieron los mangos visualmente libres de daños, se homogenizó la muestra por el tamaño de los mismos y se dividieron en dos lotes de 25 frutos. Un lote fue aplicado el tratamiento hidrotérmico (CTH) por inmersión sumergiendo los frutos en baño de agua con agitación a una temperatura de 46,1 °C por 75 min. El otro lote no recibió el tratamiento hidrotérmico (STH). Posteriormente los frutos se dejaron secar a temperatura ambiente por 12 h y se determinó la ultraestructura de la cutícula.

 

Ultraestructura de la cutícula

 

Se evaluó según el método descrito por Suita de Castro et al. (2002). Se utilizaron 50 frutos de mango, de cada uno se seleccionó la parte superior del mismo y se seccionaron con un bisturí 3 segmentos de 1 cm² del tejido fresco del exocarpo, se colocaron sobre papel filtro en un desecador por 72 h. Después de la deshidratación, se montaron en una lámina de cobre y se fijaron con adhesivo doble faz para metalizarlas con oro por 60 seg utilizando el equipo JEOL modelo JFC-1200 Fine.

 

Las muestras se analizaron en el laboratorio de microscopia electrónica de barrido del Centro de Investigaciones Científicas de Yucatán (CICY), se utilizó un microscopio electrónico de barrido JEOL modelo JSM 6360 LV a 20 (kV) de voltaje de aceleración. La unidad experimental fue de 5 frutos con cinco repeticiones, usando cuatro campos de aumento 50, 150, 1000 y 4000x en cada evaluación. El total de las observaciones fue de 20 por unidad experimental.

 

Se evaluó la morfología de la superficie cuticular, la forma y arreglo de los cristales de las ceras, con base en la clasificación de Barthlott et al., (1998). Se determinó el tipo de borde de las placas cuticulares, mediante el criterio de Hallam y Chambers (1970). Para analizar las imágenes capturadas en formato digital de alta resolución se utilizó el programa Image Processing and Análisis in Java (2005), que determinó el porcentaje (%) de zona cristalina y amorfa de la superficie cuticular, según el método de clasificación Thresholding (Molina, 1998).

 

Análisis estadístico

 

Se empleó un diseño completamente al azar con cinco repeticiones. Los datos obtenidos de la cobertura de la cera se analizaron mediante el método de χi-cuadrada con el programa estadístico Number Cruncher Statistical Systems versión 6.0 (NCSS, 2000).

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

En la ultraestructura de la cutícula de los frutos de mango aquí tratados, se observó la formación de una capa contínua de cutícula que cubre toda la superficie del fruto (Figura 1A y 1B). Según la clasificación de Barthlott et al., (1998), el tipo de formación de la cutícula corresponde  al  de plaquetas. En contraste, para frutos de mango ‘Kensington Pride’ en la misma etapa de madurez, se reportó la formación de estructuras pentagonales (Gazzola et al. 2004), Estas diferencias podrían estar relacionadas con las diferencias en las características ambientales (Holroyd et al., 2002). Se registraron diferencias en el arreglo estructural de las ceras en la superficie cuticular entre los frutos con tratamiento hidrotérmico (CTH) y el control (STH). En los frutos CTH se evidencia la formación tipo pergamino en la cutícula debido al efecto del calor en la cutícula (Figura 1A), la orientación de placas en paralelo (Figura 1B) y en las ceras epicuticulares la presencia de estructuras de cristales en transición de un 86,7% en la superficie cuticular mostrando una distribución irregular (Figura 1C), mientras que, en  los frutos STH no se observó el efecto pergamino (Figura 1B) y se evidenció la orientación en placas enteras (Figura 1D) y una formación de ceras epicuticulares del tipo amorfo en un 74% (Figura 1F).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Riederer y Markstädter, (1996) afirman que los cambios observados en las ceras cuticulares se asocian con la dinámica de síntesis y con alteraciones en la estructura química de sus componentes. De acuerdo con Casado y Heredia (1999), la presencia de puentes de hidrógeno entre cadenas o moléculas con diferentes estructuras y grupos funcionales resultan en la formación de espacios amorfos.

 

De acuerdo con Rashott y Feldmann (1998), cuando una clase de lípidos presenta un homólogo predominante en las ceras epicuticulares, se forman cristales característicos sobre la superficie de las células epidérmicas. En este estudio se evidenció la formación de estructuras tipo plaquetas, y por el tipo de cristaloide posiblemente los compuestos predominantes son alcoholes secundarios.

 

Báez et al. (2001) estudiaron el comportamiento postcosecha del mango ‘Tommy Atkins’ tratado con agua caliente y ceras, señalando que la estructura de las ceras epicuticulares cambia por efecto del calentamiento y provoca que el fruto sea mas impermeable, produciendo deficiencias en la maduración y por otro lado, los frutos realizan un gasto energético para reponer su cera superficial.

 

Pérez et al. (2004), estudiaron el efecto de la aplicación de cera comestible en mango con tratamiento hidrotérmico sobre las características cuticulares del fruto durante el almacenamiento comercial y reportaron que a pesar que el contenido de ceras epicuticulares contribuyen a impermeabilizar los frutos, la morfología y estructura de éstas varían favoreciendo la pérdida de agua.

 

CONCLUSIONES

 

La ultraestructura de la cutícula cambió con la aplicación del tratamiento hidrotérmico. En general, estos resultados contribuyen al conocimiento sobre el efecto del tratamiento hidrotérmico en los cambios en la cutícula que llevan a la formación de estructuras diferenciales en las ceras epicuticulares y afirman la importancia de considerar la aplicación y sus efectos sobre la función de la cutícula en los frutos.

 

AGRADECIMIENTOS

 

Los autores agradecen la colaboración de Ernesto Sánchez del (INIFAP), a Francisco Brown de la Universidad de Sonora (UNISON) y a Maria Goreti del Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY).

 

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