El Perú es el principal productor de espárrago fresco en el mundo y con la tendencia ascendente de su demanda internacional se hace necesario el desarrollo de nuevas técnicas para su conservación que, permitan llegar a los mercados más alejados en condiciones ideales para su consumo. Se conoce que la vida de anaquel de un espárrago (periodo que transcurre entre la cosecha y el consumo final del espárrago) es de quince días, luego de ello la degradación o proceso de senescencia se acelera y deja de ser apto para el consumo humano. El estudio ‘Bioindicadores predictivos de vida de anaquel para espárragos verdes frescos’ realizado en PUCP, en conjunto con la empresa Complejo Agroindustrial Beta, analiza la senescencia del espárrago para el desarrollo de una herramienta que pueda evaluar con precisión los compuestos que emite esta hortaliza luego del corte que se produce en la cosecha. De ese análisis se haría posible la predicción de la vida de anaquel de un espárrago, lo que facilitaría las decisiones de distribución de los lotes de acuerdo a un cruce de información entre la precisión de la vida útil del producto con la distancia y las exigencias de los mercados foráneos para su destino.

La vida de anaquel de hortalizas y verduras frescas es un problema logístico crítico en operaciones agroindustriales. A diferencia de frutos o raíces, donde la maduración se completa en el transporte o en al almacenaje, los productos cortados, como los espárragos, no requieren de maduración en poscosecha. Estos productos tienen una vida de anaquel limitada, no mayor a un par de semanas, ya que son tejidos muy activos desde un punto de vista metabólico y consumen sus reservas rápidamente.

LAS CLAVES, ENTRENAMIENTO DEL PERSONAL Y CADENA DE FRÍO

El corte del turión de espárrago a ras de suelo durante la cosecha pone en marcha dos procesos fisiológicos, una respuesta de herida inicial y un proceso de “senescencia”, o degradación progresiva del tejido. La destreza del personal involucrado en la cosecha y la manipulación posterior reducen los impactos por daño a tejidos y el mantener una cadena de procesamiento en frío húmedo a partir del corte reduce las tasas de respiración y extiende la vida útil del producto. Estos dos puntos, entrenamiento del personal y cadena de frío, son claves en la reducción de variaciones en calidad y vida de anaquel para los espárragos cortados.

El punto crítico final para los clientes se encuentra en los puntos de expendio. Aquí es donde normalmente se pierde la cadena de frío y de humedad ambiental, y la manipulación del producto es realizada por personal no entrenado y por el público, lo que hace que se aceleren los procesos de deterioro. El interés primario para los agroexportadores, sin embargo, radica en la etapa de la cosecha hasta la entrega al mayorista y es aquí donde cuenta la posibilidad de predecir cuál es la vida útil del producto antes de embarcarlo en el transporte aéreo hasta su destino (Norteamérica, Europa y Asia son los principales compradores de espárragos peruanos). Si se cuenta con indicadores predictivos de la vida de anaquel de un lote de espárragos recién cosechados, podrá evaluarse si su destino será la exportación o bien irán directo al mercado doméstico, donde los tiempos de entrega son menores y la potencial interrupción de la cadena de frío es menos relevante debido a tiempos menores de entrega. En una industria en la que inevitablemente existe una fuente grande de variación en las condiciones de cosecha y manipulación, se espera también variaciones en las condiciones de los lotes y, por ende, de su potencial vida de anaquel.

BIOINDICADORES PREDICTIVOS

Para identificar bioindicadores predictivos de vida de anaquel debe tenerse en cuenta la fisiología del producto y los procesos en marcha desde la cosecha. Los bioindicadores deben poder ser evaluados de manera rápida y fácil, de preferencia por personal técnico de nivel intermedio y con equipamiento de costo reducido, o que no tenga un factor de obsolescencia muy alto de manera que la depreciación se justifique.

En primer lugar veamos los procesos que se ponen en marcha al momento de cortar el turión. El tallo de espárrago al momento de la cosecha está en un periodo de crecimiento muy activo. En Ica o la costa norte del Perú puede estar creciendo a un ritmo igual o mayor a 1 cm por hora. Al momento del corte se pierde el suministro de agua y de minerales de manera que los tejidos del tallo, que están transpirando activamente ya que están haciendo fotosíntesis muy activa, se pueden deshidratar en muy poco tiempo. Adicionalmente han estado consumiendo azúcares que vienen de la raíz y las tasas de respiración son muy altas y llevan a un consumo de sus reservas de almidón muy alto. Si un tallo cortado queda a una temperatura ambiental de 25ºC en un ambiente relativamente seco, va a dejar de ser apropiado para el consumo en menos de tres días. Si se le mantiene en un frío húmedo a menos de 4ºC, está vida útil se extiende hasta dos semanas.

Aparte de la deshidratación y el consumo de azúcares de reserva existen otros dos procesos que se ponen en marcha. La falta de flujo de nutrientes y de agua señaliza a los tejidos que están en un proceso llamado de “senescencia”. Un ejemplo que puede usarse es el de los árboles que pierden sus hojas al llegar el otoño. Una vez dada la señal bioquímica de senescencia los tejidos que van a ser sacrificados (como las hojas que caerán) movilizan sus reservas y las exportan a otros órganos de almacenamiento de manera que el órgano senescente (en este caso serían las hojas del árbol que van a caer) quedan casi vacías de nutrientes (aminoácidos, azúcares y grasas) los cuales se exportan.

En el caso del espárrago cortado, se degradan proteínas, almidón y grasas, pero estas quedan allí ya que no hay flujo hacia el resto de la planta. Esto cambia la textura y sabor de estos tejidos y resulta en una degradación de la calidad que eventualmente se hace inaceptable ya que también va acompañada de flacidez y desecación por la transpiración. En un segundo frente empieza a actuar la microbiota presente en el tejido. Estos son microorganismos que siempre han vivido dentro de los tejidos del espárrago, como lo hacen en todos los seres vivos. La desinfección superficial durante el procesamiento no elimina a la microbiota endógena y esta percibe señales de senescencia y empieza a multiplicarse. Estos microorganismos, bacterias y hongos, utilizan el material producido por la degradación y movilización de reservas para su crecimiento y producen compuestos cuya concentración nos informa del avance de este proceso. Este no es descomposición pero hay indicadores de crecimiento microbiano en fases tempranas de senescencia que nos informan del avance del proceso. En la etapa final empiezan a actuar una variedad de hongos y bacterias descomponedoras que producen las señales iniciales de pudrición. Podemos notar estas en los supermercados cuando olemos las puntas de los paquetes de espárragos y notamos un olor rancio y desagradable que va asociado a puntas que se notan algo húmedas y flácidas.

IDENTIFICANDO SEÑALES QUÍMICAS DE SENESCENCIA Y DESCOMPOSICIÓN

Este proyecto se llevó a cabo con Complejo Agroindustrial Beta, uno de los mayores exportadores de espárragos frescos del país. Se tuvo como objetivo identificar señales químicas en los espárragos cortados que indicaran el avance de los procesos de senescencia y descomposición. Para ello se monitorearon varios potenciales marcadores bioquímicos. Un grupo de ellos corresponde a compuestos volátiles que son los que confieren al turión de espárrago lo que denominaríamos como su olor ‘fresco’, ‘pasado’ o ‘malogrado’. Para evaluar se usaron paquetes de quince espárragos de calibre medio que se insertaban en una cámara de vidrio de 800 mL de volumen. Se dejaba equilibrar la cámara a 22ºC  y se procedía a insertar, por medio de jeringas unas microfibras denominadas SPME, por las siglas de microextracción en fase sólida, en inglés. Estas fibras, expuestas al aire de la cámara, capturaban los volátiles presentes que eran emitidos por los turiones.

Estas evaluaciones se llevaban a cabo diariamente a lo largo de una semana a temperatura ambiente para acelerar el proceso de senescencia e imitar condiciones más parecidas a las de puntos de venta. Usando este sistema se estableció que espárragos frescos emitían primariamente compuestos denominados monoterpenos, que son los responsables de darles un olor ligeramente cítrico y que es común en muchas plantas. A medida que avanzaban los días estos compuestos desaparecían y eran reemplazados por otros monoterpenos, cuya función parecía primariamente ser antioxidante y sugerían que el tejido empezaba a sufrir estrés oxidativo. Este estrés era una  señal para microorganismos endógenos que empezaban a crecer y eran responsables de la emisión de estireno, un gas que tiene un ligero olor a corcho y similar al olor de los envases plásticos de poliestireno, un polímero industrial, que también ha sido identificado en canela contaminada por hongos del género Penicilium. La aparición de estireno marca el comienzo del fin, ya que en la última etapa se activan una serie de bacterias que producen undeceno, un compuesto que confiere el olor rancio a las puntas de los espárragos. Buena parte de los indicadores volátiles se emiten desde las puntas, ya que son el tejido más frágil del turión.

Si bien la detección de aromas, o de volátiles, es una técnica atractiva ya que no requiere de procesamiento alguno de la muestra, actualmente, el método implementado no ha mostrado su potencial diagnóstico, debido a que requiere de un sistema complejo de análisis que implica un entrenamiento formal complejo del personal de control de calidad en planta.

Los resultados se utilizaron para caracterizar de manera bioquímica las fases de la degradación de calidad del producto. Esta información es extremadamente útil ya que mostró por primera vez que antes de que pueda detectarse visualmente o por textura cualquier deterioro en los turiones, la microbiota empieza a producir estireno y este marcador indica que en pocos días el producto ya no será aceptable para el mercado. Los estudios también fueron útiles para explorar el mecanismo de deterioro en punto de venta e indicaron que buena parte de los procesos que están asociados a esta pérdida de calidad podrían ser demorados aplicando procesamiento mas allá de la simple desinfección externa utilizada actualmente. Una posibilidad considerada es la de tratamiento por ultrasonido, el cual reduce la actividad microbiana endógena además de retrasar la expresión de los mecanismos de senescencia en los tejidos vegetales.

Se evaluó también una segunda línea promisoria para bioindicadores que tenía que ver con la detección de otro producto volátil, el amoniaco. Este producto proviene de la degradación de aminoácidos durante la senescencia. Se observó una correlación buena entre la desaparición del aroma de monoterpenos con el incremento de concentración de ión amonio en las muestras. La ventaja de utilizar el ión amonio como indicador es que permite desarrollar sistemas de detección potencialmente más sencillos de implementar tales como sensores especializados o papel indicador que pueden ser más fáciles de operar por personal inexperto.

En todo caso, el proyecto pone en evidencia que un proyecto aplicado a un proceso agroindustrial requiere de una base sólida información sobre los procesos biológicos y bioquímicos en marcha. En este caso la evaluación detallada de la bioquímica del proceso de senescencia del espárrago ha proporcionado material para la publicación en revistas científicas especializadas de los resultados y abre las puertas al desarrollo de métodos más sofisticados y al mismo tiempo más sencillos y coste-efectivos para la detección de indicadores predictivos de vida de anaquel para espárragos frescos.

INNOVACIÓN PARA LA AGROINDUSTRIA DEL PAÍS

Dentro de los beneficios provenientes de la inversión y estudios realizados, destaca el desarrollo de un protocolo de captura y análisis de compuestos volátiles marcadores del estado de la etapa de senescencia del espárrago verde fresco. La técnica desarrollada es totalmente instrumental y su introducción al sistema de control de calidad de la empresa (Complejo Agroindustrial Beta) fue una innovación para la agroindustria peruana. Se logró con esto consolidar una buena interacción ‘industria-ciencia’ (universidad-empresa). La experiencia en esta área por parte del grupo de investigación de la PUCP permitió transferir el conocimiento y capacitar en nuevas técnicas analíticas al personal de la empresa asociada, que por su parte proveyó de información novedosa y de primera mano sobre el manejo post cosecha del espárrago verde fresco al grupo de investigación científica.

La implementación de estos análisis en el proceso rutinario de control de calidad de empresas agroindustriales es totalmente factible, ya que se trata de una técnica instrumental adecuada y relativamente sencilla. Sin embargo, sí requiere de personal altamente calificado y que se encargue permanentemente de este trabajo.

Los resultados obtenidos en este proyecto tienen mucho potencial de masificación y diversificación de productos a estudiar. Actualmente la tecnología es propiedad de Complejo Agroindustrial Beta y está en sus manos la decisión de masificar y llevar a otra escala las técnicas de análisis desarrolladas. Su potencial comercial es bastante importante, pues se podría implementar servicios a terceros o vender el conocimiento mediante transferencia tecnológica y entrenamiento de personal.

De esta manera la industria agrícola peruana se podría ver beneficiada por la introducción de técnicas instrumentales innovadoras y precisas para el control de calidad. Actualmente es una técnica estandarizada en otros países desarrollados, pero es totalmente nueva para nuestro medio.