MICROORGANISMOS CAUSANTES DE LA DESCOMPOSICIÓN DE FRUTAS Y VEGETALES

INTRODUCCIÓN

El deterioro de la frutas comienza en el cultivo, en la misma planta donde se desarrolla. Son innumerables y variadas las plagas que las invaden, aparte de los depredadores como pájaros, insectos y otras especies que compiten con el hombre por el consumo de estos productos. Una vez cosechadas las frutas sanas, pintonas o maduras, como todo ser vivo, están sometidas a procesos naturales de deterioro y descomposición progresivos. Este deterioro se ve acelerado por el inadecuado manejo que puede realizarse durante las operaciones de postcosecha. Este tipo de manejo favorece reacciones fisiológicas de deterioro, y en la mayoría de los casos facilitan la contaminación microbiana.

Se puede afirmar que los microorganismos (MO) son la principal causa de deterioro grave y rápido que pueden dañar las frutas en cualquier momento de su vida. Los MO producen daños irreversibles en las frutas, los cuales se detectan fácilmente por el cambio producido en una o más de sus características sensoriales, es decir su apariencia, aroma, color, sabor y textura. El tipo de MO invasor y la velocidad de desarrollo en las frutas o sus derivados, están determinados por varias condiciones relacionadas con las condiciones ambientales y las características de estos productos que le servirán de alimento.

Es relativamente poco lo que se conoce sobre la microbiología de frutas y verduras, lo que contrasta con la gran cantidad de trabajos realizados sobre microbiología y de los alimentos de origen animal, tales como leche, huevos, carne, productos carnicos, pescado y productos derivados de la pesca. Ello se debe a que los microorganismos nocivos para la salud humana, como las especies patógenas del hombre y animales, son muchísimo más raros en las frutas y verduras que en los alimentos de origen animal. De ahí que la inspección higiénica alimentaría, de la que la Microbiología de los alimentos es pieza fundamental, haya prestado más atención a los productos animales que a los vegetales. No obstante, se ha comprobado recientemente que la microbiología de los alimentos no debe estudiarse bajo el punto de vista meramente higiénico, sino también bajo un aspecto biotecnológico. Esto es consecuencia del continuo avance tecnológico de la industria alimentaría. Otro factor que también juega un papel importante es la mayor capacidad adquisitiva del consumidor que demanda nuevos productos alimenticios y, por supuesto, la disponibilidad de frigoríficos caseros para la conservación doméstica de aquellos. De otro lado cada vez son más las frutas y verduras que en estado fresco llegan al consumidor desde grandes distancias. Por ejemplo, hace hasta muy pocos años en Alemania, se desconocían los pimientos que hoy se importan en gran cantidad de los países del sureste europeo e incluso de Cuba. Todos estos avances han creado nuevos problemas que han abierto nuevos horizontes a la microbiología de los alimentos vegetales.

El deterioro de las frutas y hortalizas por los agentes microbianos, en el trascurso del tiempo que media entre la recolección y el consumo puede ser grave y rápido, en especial en las áreas tropicales, en las que el desarrollo microbiano se ve favorecido por las temperaturas y humedades relativas elevadas. El etileno producido por los vegetales en descomposición acelera, por otra parte, la maduración organoléptica y el envejecimiento de los almacenados conjuntamente con ellos, a los que pueden además contaminar. Aparte de las pérdidas causadas por la inutilización, hay que considerar también el costo de la operación de selección y reembalaje de las unidades no deterioradas de la misma partida.

La descomposición de los frutos son generalmente ocasionados por patógenos oportunistas, los cuales no pueden infectar directamente los tejidos de los frutos a menos que los tejidos sufran presión y/o daño. Estos patógenos son ubicuos (hallados en todas partes) en el ambiente natural. Los daños mecánicos (por ejemplo, daño por presión o golpes, cortes, pinchazos) que ocurren durante la cosecha y el manejo son una causa predominante para la descomposición debido a que ellos proporcionan entradas de infección (sitios asegurados) para patógenos de la descomposición. Una vez que se inicia una lesión, el patógeno de la descomposición frecuentemente puede afectar completamente el resto del fruto. Durante el proceso de invasión, infección, colonización y reproducción, el patógeno acostumbra a producir estructuras y materiales que propician la infección y la descomposición del fruto cercano. Las frutas y vegetales varían en su resistencia natural al deterioro; aquellos productos que tienen procesos activos de regeneración de los tejidos son más resistentes. Por ejemplo, magulladuras grandes, pero limpias sobre el tubérculo de papa rápidamente cicatrizan bajo condiciones de humedad y calor, y esta capa protectora de cicatriz (corcho) evitan que los patógenos de la descomposición infecten los tejidos no dañados. Los tomates forman una zona de separación natural que es la cicatriz del pedúnculo y estos son más resistentes al ataque de patógenos que otros productos, tales como brócoli, que no forman una zona de separación y deben ser cortados de la planta. Una vez cosechados, las frutas y vegetales tienen una vida postcosecha limitada. Ellos no recibirán nunca más agua y nutrientes de la planta. Naturalmente, en el producto, ocurre la senescencia y esto conduce a un ablandamiento de los tejidos y frecuentemente a la pérdida de preformadas sustancias antimicrobianas. Estos cambios en la calidad del fruto o vegetales los hace también menos deseables para los consumidores. Esta correlación entre senescencia, susceptibilidad a la descomposición y pérdida de la calidad comestible tiene gran impacto sobre los métodos de control de la descomposición. Por lo tanto, los métodos de manejo que preservan la calidad fresca de la cosecha probablemente son para minimizar el desarrollo de la descomposición. Aunque los patógenos están presentes en todas las áreas de producción cuando el tiempo llega a ser caliente y húmedo, la buena noticia es que el fruto puede ser protegido del ataque de estos patógenos por medio de la implementación apropiada de un programa de sanitización o estrategias de almacenamiento adecuado

Las principales condiciones internas del alimento que influyen en el desarrollo microbiano son: el contenido de humedad o mejor aún su disponibilidad del agua, aw, la acidez y pH, la capacidad tamponizante (buffer), el potencial oxido reducción (Eh), la composición nutricional, el grado de madurez, la presencia de constituyentes antimicrobianos y su estructura. Las condiciones externas al alimento que influyen en el desarrollo de MO son: la temperatura, la humedad relativa, la composición de la atmósfera o del medio que rodea al alimento, el grado de contaminación, la flora o presencia de agentes depredadores circundantes y las radiaciones. En todos los casos el grado del daño por MO a la fruta está en proporción exponencial al tiempo en que permanezcan sometidas a las anteriores condiciones que favorecen la contaminación y deterioro.

Las dos clases principales de microorganismos que causan descomposición son las bacterias y los hongos. Otros tipos de patógenos de plantas son virus y nemátodos, y pueden ser responsables por las pérdidas postcosecha, pero no causan deterioro progresivo en los tomates. Por ejemplo, los signos de enfermedad por virus que se caracteriza por el marchitamiento, oscurecimiento y muerte de las hojas de la planta (TSWV) no pueden ser visibles sobre la fruta verde cosechada recientemente. Sin embargo, a medida que la fruta infectada madura, la decoloración asociada claramente con la enfermedad no permite que la fruta sea vendible.

ORIGEN DE LA MICROBIOTA NORMAL EN FRUTAS.

Todos los vegetales poseen en su superficies una microflora, más o menos típica, que es arrastrada a los lugares en que puede multiplicarse a través del viento, agua, pájaros e insectos. Los vegetales carecen de microorganismos en la profundidad de sus tejidos; sin embargo existen ciertas excepciones como los nodulitos de las raíces leguminosas, plantas superiores que poseen bacterias (Rhizobium) que viven en simbiosis con ellas. Se conocen además numerosas bacterias, hongos y virus fitopatógenos que penetrando en los tejidos de las plantas sanas los dañan o destruyen. La flora natural superficial de los vegetales dependen mucho del tipo de planta, además de su clima y ubicación, por ejemplo al aire libre o en invernadero. También depende del estado o fase de desarrollo y en las frutas, sobre todo, del grado de maduración.

Las frutas que crecen cera del suelo, como por ejemplo las fresas, se contaminan fundamentalmente a partir de los microorganismos del suelo. El suelo arable superficial constituye el mayor deposito microbiano. Un gramo contiene hasta cinco mil millones de microbios y son muy pocas las especies microbianas que no pueden encontrarse en el suelo; junto con las vegetativas se han encontrado micelios fúngicos y esporas. La mayoría de la población microbiana es saprofita, los patógenos son muy pocos.

El viento puede llevar los microorganismos del suelo a las frutas que no contactan directamente con éste. El polvo de la atmósfera, sobre todo en ausencia de humedad, es rico en microorganismos; en el aire contaminado de algunas ciudades pueden encontrarse varios miles de bacterias por cm³ , por el contrario, el del mar posee muy pocos microbios. Puesto que el aire no constituye un medio apto para el desarrollo microbiano, su recuento varía mucho. Hay también una gran variedad de especies microbianas, si bien predominan los cocos sobre los bacilos, debido a su mayor resistencia frente a la desecación y la irradiación solar, ésta tiene un gran interés bajo el punto de vista de la cromogénesis microbiana.

Además del aire, los insectos juegan un papel importante en la transmisión de microorganismos a las frutas. Son numerosos los insectos parásitos que al picar las frutas no sólo contaminan sus tejidos, sino que las contagian con microbios fitopatógenos.

La microflora natural de las frutas y productos derivados está formada principalmente por levadura y hongos y en menor grado por bacterias. Ello se debe a los bajos valores del pH de las frutas, como consecuencia de los ácidos que poseen. La flora superficial tiene un gran interés durante el almacenamiento y procesado de las frutas, además de que muchos de sus miembros contribuyen a la alteración de las frutas, otros intervienen en la elaboración de productos derivados, como ocurre con la levadura vínica Saccharomyces cerevisiae var. Ellipsoideus que interviene en la fabricación del vino y del “champagne” seco.

SISTEMAS DE PROTECCIÓN DE LOS VEGETALES CONTRA MICROORGANISMOS.

Como el hombre y los animales, las plantas poseen un sistema defensivo natural frente a los microorganismos que, aunque no tan eficaz como en los primeros impide hasta cierto punto, el desarrollo y deterioro microbiano. Los microbios presentes en mayor o menor cantidad en las superficies vegetales no pueden penetrar en las capas tisulares profundas de frutas y verduras porque disponen de una estructura tisular cerrada que protege al resto de la hortaliza no sólo del ataque microbiano, sino de ciertos agentes traumatizantes y de la desecación. Tal es el caso de la cáscara de almendras y nueces. Una variedad de tejido “protector”lo constituye la epidermis de las frutas. Las peras, manzana y frutos en baya poseen una especie de membrana cutinizada (cutícula). Además, en la superficie externa de la cutícula se depositan capas céreas, de color mate a gris claro, como puede apreciarse sobre todo en ciruelas, manzanas y uvas. Además de estas estructuras tisulares especiales, muchos vegetales poseen sustancias químicas defensivas que abundan mucho más en las frutas verdes que en las maduras. Entre tales productos defensivos inespecíficos deben citarse los ácidos, como el cítrico y el málico. Los ácidos actúan rebajando el pH del jugo celular, limitando de esta forma el número de especies capaces de multiplicarse en la fruta. Algunos, como el benzóico poseen un efecto antimicrobiano manifiesto por lo que se ha empleado como conservador. En los arándanos rojos, como éster de glucosa del ácido benzóico, alcanza una concentración del 0.24%; también forma parte de los arándamos comunes, d ciruelas y de otras muchas frutas. En uvas, fresas, y frambuesas existe una pequeña cantidad de ácido salicílico, sustancia que se ha empleado como conservador de mermeladas y otros productos de las frutas. Los taninos que existen en muchas frutas, sobre todo verdes, son también tóxicos para los microorganismos.

Los Phytonzidae, que se originan en las plantas superiores, se caracterizan por su efecto inhibidor frente a los microbios. Su composición química no se conoce totalmente, si bien se admite que se trata en parte de sustancias volátiles, como los aceites esenciales, que están diseminados por las frutas y tienen gran interés como productos aromáticos; se encuentran, por ejemplo, en la capa más externa de las frutas de Citrus, en las células especiales que contienen los aceites esenciales. Al doblar un trozo de cáscara de naranja se atrevieranµ las células que contienen los aceites esenciales cuya salida se aprecia fácilmente, se trata en general de mezclas de varias sustancias: alcoholes de elevado peso molecular, cetonas, fenoles, éteres fenólicos, ácidos y ésteres de los que forma parte un aldehído aromático. Es interesante recordar que la clorofila tiene efecto antibacteriano: a una concentración de 12µg m1 ^–1 detiene el crecimiento de Streptococcus pyogenes.

ALTERACIONES MICROBIANAS DE LAS FRUTAS

A pesar de la existencia de sistemas de protección naturales el mantenimiento o conservación de las frutas maduras es limitado; algunas como fresas y frambuesas, se deterioran a los pocos días de almacenamiento a una humedad de la atmósferas excesiva y a las pocas horas de almacenamiento a temperaturas desfavorables; otras, como las frutas de pepita y de cáscara se conservan varios meses sin grandes pérdidas (ver TABLA 1). Las causas de la alteración son muy variadas. Además de deterioros enzimáticos y desintegraciones, los microorganismos desempeñan un papel fundamental como causa de podredumbres. La alteración puede verse favorecida por determinados tratamientos inadecuados practicado antes o durante la recolección, en el transporte, en el almacenamiento, o incluso durante la venta . Las pérdidas más importantes son las ocasionadas por hongos de los géneros Alternaria, Botrytis, Diplodia, Monilinia, Penicillium, Phomopsis, Rhizopus y Sclerotinia y por las bacterias de los géneros Erwinia y Pseudomonas. La mayor parte de estos microorganismo son débilmente patógenos, en el sentido de que sólo pueden invadir productos dañados; unos pocos, como los Colletotrichum, son capaces de penetrar a través de la piel de ejemplares sanos. La relación entre el hospedador (fruta u hortaliza) y el agente patógeno es, con frecuencia, razonablemente específica; así, por ejemplo, el expansum a las peras y manzanas, pero no a los cítricos, se han publicado tratados detallados de estas relaciones específica huésped-hospedador, bajo los auspicio de organizaciones tales como el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y el CSIRO de Australia. Frecuentemente, el ataque inicial va rápidamente seguido del de toda una constelación de patógenos débiles que magnifica el daño causado por los patógenos primarios. En ocasiones el aspecto de un producto puede incluir a error con respecto a su estado real, en cuanto que ofreciendo lesione superficiales causadas por gérmenes patógenos puede tener inafectados sus tejidos internos.

LESIONES Y PROCESO INFECTIVO

La degradación microbiana de frutas y hortalizas puede producirse como consecuencia de una infección habida mientras el producto se encontraba adherido a la planta productora, o después de haber sido separada dela misma, durante la recolección o las subsiguientes operaciones. La infección posterior a la recolección se ve fuertemente favorecida por las picaduras de insectos, etc. El proceso de infección y e desarrollo posterior de la misma se ve además fuertemente afectado por la condición fisiológica, la temperatura y la formación de peridermo. El conocimiento de cómo transcurre el proceso de infección ofrece considerablemente interés para el diseño de estrategias adecuadas para el control y la eliminación de la misma.

Las lesiones de los tejidos protectores naturales, como por ejemplo de la cutícula, facilitan la penetración microbiana hacia el interior de las frutas, lo que favorece y acelera su alteración. Dicha lesiones pueden ser consecuencia de la acción de insectos, de granizadas, de heladas, de golpes y, en general, de cualquier agente traumatizante.

Durante las operaciones de recolección, transporte, almacenamiento y venta de las frutas, debe procurarse mantener la integridad física de sus tejidos, sobre todo en aquellos que han de almacenar durante mucho tiempo o han de transportarse a lugares lejanos. El colocar las frutas demasiado apretadas u originarles heridas, o soluciones de continuidad. Convierte a sus tejidos superficiales en muy sensibles frente a la acción agresiva de la microbiota superficial contaminante, a la vez que facilita el desarrollo microbiano, cuyo resultado final es una alteración de mayor o menor profundidad.

INFECCIÓN PREVIA A LA RECOLECCION.

La infección previa a la recolección puede tener lugar a través de diversas vías, por ejemplo la penetración directa de la piel, la infección a través de las aperturas naturales del producto y las mediadas por una lesión. Existen varios tipos de hongos patógenos que son capaces de iniciar una infección en la superficie de las partes florales y en la fruta sana en desarrollo. La infección se detiene y permanece latente hasta después de la recolección, cuando la resistencia del hospedador se ve disminuida y las condiciones se hacen más favorables al desarrollo del agente patógeno, por ejemplo hasta que la fruta comienza a madurar o hasta que se inicie el envejecimiento. Estas infecciones latentes ofrecen gran importancia en relación con las pérdidas sufridas por muchos frutos tropicales y subtropicales; de este tipo son la antracnosis del mango y la papaya, la podredumbre en corona de los plátanos y la de la base del pedúnculo de los cítricos. Asi por ejemplo, los esporos de Colletotrichum germina en el agua de la superficie de la fruta y, tras varias horas, el extremo del tubo germinal forma, hinchándose, una estructura denominada appressorium que a veces, penetra a través de la piel.

Los hongos y bacterias débilmente parásitos ganan acceso a las frutas y hortalizas inmaduras a través de aperturas naturales, como los estomas las lenticelas y las fallas de crecimiento. Estas infecciones pueden permanecer latentes hasta que el hospedador haya perdido resistencia al organismo invasor. Parece que las frutas y las hortalizas sanas puedan detener el crecimiento de estos microorganismos durante bastante tiempo, aunque se conoce muy poco acerca de la interacción entre el invasor y el tejido hospedador. Un ejemplo de este tipo de mecanismo de infección es el que constituye la penetración de las lenticelas de la manzana, antes de la recolección, por los esporos de Phlyctaena vagabunda que se manifiesta luego a lo largo del almacenamiento por la aparición de podredumbre en torno a las lenticelas.

Muchos organismos patógenos que están presentes en los tejidos vegetales muertos o se hallan asociados con el suelo sólo pueden infectar a las frutas y hortalizas a través de lesiones superficiales y con frecuencia requieren, para que sean considerables las pérdidas causadas, condiciones climáticas favorables durante el periodo de maduración de la cosecha madura.

INFECCIÓN POSTERIOR A LA RECOLECCION.

Numerosos hongos responsables de pérdidas de considerable importancia son incapaces de penetrar a través de la piel, pero pueden invadir fácilmente los tejidos si se presenta una solución de continuidad en ella. Aunque la lesión sea microscópica puede bastar para que ganen acceso los patógenos presentes en el producto o en el material de embalaje. El corte del pedunculo suele proporcionar una buena vía de penetración y en muchas frutas y hortalizas se producen con frecuencia pérdidas abundantes por deterioro en torno al punto de corte. La infección después de la recolección puede tener lugar también por penetración directa a través de la piel; entre los gérmenes que pueden operar así cabe citar , por ejemplo, los hongos Sclerotinia y Colletotrichum.

FACTORES DIVERSOS QUE AFEECTAN EL PROCESO INFECTIVO

Es probable que el más importante de los factores que afectan al desarrollo de las infecciones posteriores a la recolección sea el ambiente que rodea el producto. Una temperatura y una humedad relativas elevadas favorecen el deterioro y la lesión del frío predispone a las frutas tropicales y subtropicales al deterioro microbiano. Por el contrario, las temperaturas bajas, el empobrecimiento de la atmósfera en oxígeno y su enriquecimiento en dióxido de carbono así como una humedad correcta frena la velocidad de deterioro, bien por retrasar el envejecimiento, bien por deprimir el crecimiento de los agentes patógenos, o a través de ambos mecanismos. La velocidad de desarrollo de la infección de las frutas y hortalizas se ve afectada por muchos otros factores. El tejido hospedador, y en particular su pH actúa como un medio selectivo: las frutas ofrecen generalmente un pH inferior a 4,5 y son alteradas fundamentalmente por los hongos; muchas hortalizas poseen, en cambio, un pH superior a 4,5, siendo por consiguiente, mucho más frecuentes en ellas las podredumbres de origen bacteriano. La fruta que ha alcanzado el grado óptimo de madurez de consumo es más susceptible a las alteraciones microbianas que las todavía inmaduras de modo que los tratamientos, como la bajas temperaturas, que reducen el proceso de maduración retrasan también el crecimiento microbiano y el deterioro de este origen. Los órganos de reserva que crecen bajo la tierra, como la patata, la batata, la mandioca y el boniato generan capas de células especializadas (peridermo traumático) en el lugar en que han sufrido lesión, limitando así el deterioro microbiano posterior a la cosecha. La formación del peridermo se favorece en la práctica industrial mediante 10-15 días de almacenamiento a 7-15°C y un 95% de humedad relativa, un proceso al que suele conocérsele con el término de curado. Se afirma que las pérdidas de naranjas causadas por P. Digitatum pueden reducirse mediante un proceso de curado (probablemente a consecuencia de la desecación), para ello se mantiene la fruta a una temperatura elevada (30°C) y una humedad relativa alta (90%) durante varios dias. En estas condiciones la piel pierde turgencia y en el flavedo lesionado se lignifica.

El estado o fase de madurez en que se encuentran las frutas tiene una importancia decisiva en su capacidad de almacenamiento o vida util. No todas las alteraciones que sufren estos alimentos son de naturaleza microbiana; en muchas de ellas desempeñan un papel principal los procesos enzimáticos autolíticos; los componentes mayores de las frutas, como azúcares, ácidos orgánicos, sustancias aromáticas, pectina, taninos y sustancias minerales, durante la maduración sufren transformaciones características, bajo la influencia de diversos enzimas. Las frutas maduras son muy ricas en azúcares, ácidos y sustancias aromáticas y de otra partes, como consecuencia de las transformaciones experimentadas por las pectinas, pierden firmeza, lo que determina una capacidad de almacenamiento muy escaso. Las frutas excesivamente maduras (frutas “pasadas “ o “sobremaduradas”)son de consistencia blanda, la mayoría presenta color pardo y apenas si se diferencian de las frutas descompuestas por acción microbiana. Al progresar los procesos madurativos enzimáticos las frutas pierden su resistencia natural frente a los microorganismos y consecuentemente se favorecen las alteraciones secundarias. La fruta que se pretenda almacenar debe recolectarse en un estado de premadurez para retardar los procesos madurativos enzimáticos. Las condiciones de almacenamiento perjudiciales, como por ejemplo temperaturas excesivamente altas o bajas, originan en las manzanas pardeamiento enzimático y ablandamiento tisular (carne y piel pardas y blancas), deterioro que se manifiesta exactamente igual cuando la causa responsable es de origen microbiano.

DESCOMPOSICIÓN MICROBIANA DE LAS FRUTAS (PODREDUMBRE)

la podredumbre de origen microbiano es el tipo de alteración más corriente de las frutas. Todos los años inutiliza una parte muy significativa de la cosecha, sobre todo en las frutas fácilmente perecederas o alterables. Las frutas y especialmente sus tejidos jugosos, constituyen un sustrato nutritivo favorable al desarrollo microbiano a pesar de que poseen diversas cantidades de sustancias químicas inhibidoras.

De las numerosas especies microbianas existentes en las superficies de las frutas, las levaduras y los mohos son los microorganismos que más contribuyen a la alteración de estos alimentos, las bacterias intervienen menos activamente, ya que excepto las productoras de ácido láctico y de ácido acético, las demás no se desarrollan bien en los jugos ácidos de las hortalizas.

La causa alterante puede ya existir en la fruta antes de su recoleccion a pesar de no manifestarse si no hasta el almacenamiento; esto se ha comprobado en las frutas contaminadas microbiológicamente durante su desarrollo, que después al almacenarlas durante cierto tiempo, experimentaban un deterioro microbiano típico. De aquí se deduce que existe una estrecha relación entre protección microbiana del vegetal y conservabilidad de la fruta.

Los microorganismos causantes de alteración pueden dividirse en dos grupos: fitopatógenos y parásitos, que ocasionan enfermedades en los vegetales, y saprofitos o no patógenos (causantes de podredumbre). En microbiología de los alimentos no tiene demasiado interés esta división, aunque desde el punto de vista práctico los microbios parásitos originan un tipo de alteración caracterizada por la destrucción de los sistemas naturales de protección tisular y los saprofitos actúen como organismos secundarios.