1-Meticiclopropeno: alternativa biotecnológica para el retraso de la maduración de la papaya
Por Juan A. Osuna Castro*
La papaya (Carica papaya L.) es un fruto tropical ampliamente cultivado y consumido a nivel mundial, sobresaliendo México como una de las principales naciones exportadoras. La papaya tiene una gran aceptación por su valor alimentario y nutracéutico (que, adicionalmente a que provee beneficios en la nutrición básica, evita enfermedades y/o promueve la buena salud), ya que es una fuente rica de fibra, minerales como calcio, hierro, potasio y magnesio, vitaminas A, C, folato, niacina, tiamina y riboflavina, y otros antioxidantes como carotenoides, cuyo consumo frecuente se ha relacionado con la prevención de algunos tipos de cáncer, enfermedades del corazón, gripe y problemas estomacales y digestivos.
Sin embargo, en las condiciones climáticas de altas temperaturas y humedades relativas en las que se produce el cultivo de papaya, la vida postcosecha del fruto es muy corta (apenas de una semana a temperatura ambiente de 30°C) debido a su rápido ablandamiento, que se manifiesta con una pérdida excesiva de firmeza; incrementando la susceptibilidad al ataque de hongos fitopatógenos lo que a su vez conduce a grandes pérdidas económicas durante su transporte, almacenamiento y comercialización.
La papaya es un fruto climatérico, es decir, presenta típicos patrones de respiración y síntesis de etileno (fitohormona de la maduración) que incrementan conforme avanza su maduración hasta alcanzar picos máximos. Esto se asocia a la acumulación de la enzima endoxilanasa que hidroliza los enlaces glicosídicos β-(1,4) entre los monómeros de xilosa, que constituyen el xilano (polisacárido de la pared celular), provocando un acelerado ablandamiento de la papaya. Interesantemente, el 1-metilciclopropeno (1-MCP), es un gas comercial, fácil de aplicar, seguro e inocuo para humanos y medio ambiente que inhibe la acción del etileno y retrasa la maduración de la papaya en anaquel.
Nuestro grupo de investigación probó que el 1-MCP extendió la vida de anaquel de frutos de papaya variedad Maradol hasta en un 50% comparada con la de controles (sin 1-MCP) cuya vida máxima fue sólo de 12 días a 20 grados centígrados. Los frutos tratados presentaron una consistencia más firme y conservaron su color verde en cáscara por más tiempo, a diferencia de los frutos control que cambiaron rápidamente de verde a anaranjado. La acumulación y actividad enzimática de la endoxilanasa incrementó durante el proceso de maduración de frutos de papaya Maradol; sin embargo, su acumulación disminuyó significativamente y la actividad es abatida cuando el fruto es tratado con 1-MCP, de tal manera que el ablandamiento está asociado a la acción de la citada enzima de pared celular.
En estudios adicionales, también hemos demostrado que la endoxilanasa de frutos maduros de papaya fue capaz de degradar xilanos de origen vegetal, segundo polisacárido más abundante después de la celulosa; generando principalmente tres productos: el monómero xilosa y los xilooligosacáridos (XOs), xilobiosa (dímero) y xilotriosa (trímero). Los XOs son prebióticos (fibras), que al consumirlos favorecen el desarrollo selectivo de especies benéficas para la microflora intestinal en humanos como Bifidobacterium y Lactobacillus, además de estar asociados con otras propiedades nutracéuticas como inmunomodulatorias, anticancerígenas, antioxidantes y antimicrobianas. Además, se determinaron las condiciones óptimas (pH y temperatura) y cinéticas de reacción y termo estabilidad de la endoxilanasa, y se aisló el gen que la codifica.
El empleo del 1-MCP es una herramienta biotecnológica que no sólo promete beneficios en la agricultura comercial del fruto de papaya (manejo postcosecha) y/o de otros frutos climatéricos como plátano, mango y aguacate, sino que también puede ayudar a entender las bases moleculares de las respuestas a la acción del etileno en programas de investigación básica relacionadas a los aspectos bioquímicos y fisiológicos del proceso de maduración. En el caso de la endoxilanasa de papaya puede aprovecharse para la producción de XOs a partir de desechos de plantas ricas en xilanos, que tienen un gran potencial de aplicación y económico en los sectores alimentarios, de la salud y biotecnológico.
Lo arriba presentado forma parte de la tesis de Licenciatura en Ingeniería Química en Alimentos de los I.Q.A. César Mondragón Preciado y M.C. Ana Rosa Mancilla Delgadillo y de Doctorado en Ciencias Químicas del Dr. J. Jesús Iniestra González desarrolladas en las instalaciones del Laboratorio de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias de la Universidad de Colima bajo la dirección de un servidor.
Para mayor información relacionada con el presente texto, puede consultarse el siguiente enlace: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925521413000367
*Profesor e investigador de la Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias de la Universidad de Colima
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