El etileno es un gas natural que muchas frutas y verduras producen durante su maduración. Este gas, al acumularse, provoca la maduración de los frutos y puede acelerar el deterioro de aquellos sensibles. No solo acelera la maduración, sino que, con el tiempo, un exceso de etileno puede hacer que los frutos se deterioren, volviéndolos incomibles. Comprender su función es esencial para la conservación de los alimentos.
¿Qué es el Etileno y su Rol Biológico?
Al igual que los humanos poseen hormonas que regulan diversas funciones metabólicas, las plantas también producen sus propias hormonas, conocidas como fito-hormonas, que controlan procesos como el crecimiento, el desarrollo y las reacciones a estímulos externos e internos. Una de estas hormonas vegetales es el etileno, también conocido como eteno.
El etileno es una hormona en forma de gas responsable, por ejemplo, de la caída de las hojas de las plantas, la maduración de los frutos y los procesos asociados al envejecimiento de la planta. Su producción también puede ser desencadenada por el estrés o daño a la planta. Este gas, incoloro y de olor apenas perceptible, es altamente inflamable y presenta un aroma y sabor dulzón.
Un Proceso Biológico Clave: La Respiración de Frutos
La producción de gas etileno es un proceso biológico del fruto, donde el oxígeno atmosférico es aprovechado para metabolizar compuestos de almacenamiento, como azúcares y almidón, formando dióxido de carbono (CO2), agua y energía. Dicho proceso continúa incluso después de que el fruto es cosechado o removido del árbol.
El etileno se sintetiza durante la respiración de los frutos, siendo conocido como la hormona de la maduración. La respiración de frutos involucra tres procesos metabólicos principales: glucólisis, ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones. La velocidad de respiración varía según el tipo de tejido, y su intensidad se mide como la cantidad de dióxido de carbono (CO2) que desprende un kilogramo de fruta en una hora. A lo largo del crecimiento, se produce un incremento inicial en la respiración, que luego disminuye lentamente hasta la maduración.
Los frutos climatéricos, aquellos que siguen madurando aun después de haber sido recolectados, producen grandes cantidades de etileno a medida que la tasa de respiración aumenta. Ejemplos de estos frutos son la manzana, pera, plátano, mango, papaya, jitomate y aguacate. Por otro lado, los frutos no climatéricos no maduran significativamente después de la cosecha y generalmente no muestran un aumento en la producción de etileno.
Influencia del Etileno en las Propiedades de Frutas y Verduras
El etileno es responsable de la síntesis de enzimas involucradas en los cambios físicos, químicos y metabólicos que ocurren en los tejidos vegetales, ejerciendo una influencia significativa en las características de sabor, color y firmeza del fruto.
Cuando los frutos comienzan a madurar, producen mayores cantidades de etileno, lo que puede acelerar la maduración de otros frutos cercanos. Este gas actúa como una molécula señal que desencadena diversos procesos bioquímicos en el fruto, incluyendo la aceleración de la hidrólisis del almidón, la conversión de los cloroplastos en cromoplastos y la síntesis de otras sustancias que afectan las propiedades aromáticas y el color del fruto.
Cambios en el Color
El color de un fruto es un atributo fundamental que determina la decisión de adquisición por parte del consumidor y es un indicador clave del grado de maduración. La concentración y el tipo de pigmentos naturales pueden cambiar a medida que el fruto madura. Los pigmentos primarios que otorgan color se clasifican en dos grupos:
- Liposolubles: como la clorofila (verde) y los carotenoides (amarillo, naranja y rojo).
- Hidrosolubles: como las antocianinas (rojo y azul), flavonoides (amarillo) y betalaínas (rojo).
Gracias al etileno, una banana pasa de verde a amarilla, o un tomate adquiere su característico color rojo y sabor intenso.
Modificación de la Firmeza
La firmeza es un atributo de calidad crucial en los frutos. Se define como la resistencia que ofrece el fruto a una presión dada, la cual puede medirse con un texturómetro o subjetivamente, mediante la presión ejercida por la mano o la boca. La firmeza o textura son factores que el consumidor considera al momento de la adquisición. La pérdida de firmeza es un proceso normal durante la maduración y se debe a la hidrólisis de la pared celular.
Desarrollo del Sabor
El sabor del fruto depende principalmente de su contenido de azúcares, el cual puede ser alterado por la temperatura y la intensidad de la luz durante el desarrollo, así como por la estación, el clima, el grado de madurez en la cosecha y otras sustancias como hormonas y pesticidas. La polifenol oxidasa (PPO), presente en la mayoría de los tejidos vegetales, es responsable del oscurecimiento del tejido en condiciones específicas (procesamiento, daños mecánicos o estrés), causando deterioro en la calidad de los alimentos debido a cambios en sus propiedades nutricionales y organolépticas.
El Etileno: Agente de Maduración y Deterioro
El proceso de maduración inducido por el etileno tiene dos caras. Por el lado positivo, permite que los frutos verdes maduren hasta volverse dulces, suaves y listos para el consumo. En la industria alimentaria, este efecto se aprovecha controlando los niveles de etileno en cámaras de maduración para que los productos alcancen el punto óptimo de venta.
Por otro lado, si hay demasiado etileno en el ambiente, los alimentos maduran más rápido de lo deseado, lo que provoca que se ablanden, cambien de color y se deterioren prematuramente. El exceso de etileno en un entorno cerrado, como un refrigerador o una bodega de almacenamiento, acelera el envejecimiento de frutas y verduras sensibles, generando pérdidas económicas y desperdicio de alimentos. Esto se manifiesta en una menor vida útil, productos que se echan a perder antes de llegar a su destino, y consecuentes pérdidas económicas y de alimentos. Controlar el etileno es, por tanto, clave en la cadena de suministro, donde las pérdidas relacionadas con este gas ascienden a miles de millones de dólares anualmente a nivel industrial.
Frutas y Verduras Productoras y Sensibles al Etileno
Los efectos negativos del etileno en las verduras son evidentes; algunas especies son muy sensibles a este gas. El amarillamiento de las verduras, una mayor sensibilidad a los daños por bajas temperaturas y la propagación de la podredumbre son efectos indeseables que pueden estropear y arruinar el fruto. Estos daños se manifiestan en el encogimiento de productos frescos y bulbos de flores, manchado de hojas en verduras y berenjenas, amarilleamiento en pepinos, brócoli y coles de Bruselas, aumento del olor y brote del ajo y cebolla, marchitamiento de verduras y flores cortadas, escaldado y encogimiento de manzanas, y descomposición de la corteza de los cítricos.
Para evitar el deterioro prematuro, es crucial almacenar ciertos tipos de frutas y verduras por separado, especialmente si hay especies que producen grandes cantidades de etileno. Algunas verduras con alta producción de etileno incluyen tomates, patatas y espárragos. Entre las frutas destacan manzanas, plátanos, peras, aguacates, mangos, cítricos y ciruelas. Estos productos no deben almacenarse junto a especies sensibles al etileno, como espinacas, maíz, repollo, lechuga, coliflor, pimientos, pepinos y brócoli. Recomendaciones similares se aplican a hierbas y hongos.
Estrategias para el Control del Etileno en la Cadena de Suministro
El etileno, aunque es una parte natural del proceso de maduración, puede convertirse en un enemigo silencioso si no se controla adecuadamente. Su acumulación acelera el deterioro de frutas y verduras, generando pérdidas económicas y desperdicio de alimentos.
Manejo en Almacenamiento y Transporte
La acumulación de etileno se puede evitar mediante una buena ventilación. Muchas especies también se benefician del almacenamiento a bajas temperaturas, donde los efectos del etileno se ven considerablemente reducidos a temperaturas inferiores a 5 °C. Es fundamental conocer la temperatura óptima de almacenamiento para cada tipo de fruta y verdura, ya que un almacenamiento inadecuado puede provocar deterioro prematuro y pérdida de sabor.
Almacenar algunos tipos de frutas y verduras por separado es una buena práctica si se tienen especies que producen grandes cantidades de etileno. Para los frutos destinados a mercados de exportación, que requieren traslados prolongados, se han desarrollado prácticas específicas para prevenir el deterioro, todas ellas relacionadas con la inhibición de la producción o acción del etileno en frutos climatéricos.
Tecnologías de Absorción y Modificación Ambiental
Los absorbentes de etileno son productos diseñados para atrapar y eliminar el gas etileno liberado por frutas y verduras durante su maduración. Estos actúan como un filtro invisible que protege los alimentos y aumenta su vida útil, siendo aliados indispensables para mantener la frescura durante el transporte y almacenamiento.
Existen diferentes tipos de absorbentes de etileno, según la operación:
- Filtros absorbentes de etileno: Se colocan en sistemas de ventilación o refrigeración para limpiar el aire.
- Sachets absorbentes de etileno: Pequeñas bolsitas fáciles de colocar dentro de cajas, pallets o contenedores.
- Máquinas absorbentes de etileno: Equipos especializados que purifican grandes volúmenes de aire en cuartos fríos o almacenes.
Es importante evitar errores comunes, como confiar solo en la refrigeración o ventilación, elegir la presentación equivocada para el espacio, colocarlos en lugares sin circulación de aire, o no reemplazarlos a tiempo, ya que pierden efectividad al saturarse.
La Atmósfera Controlada (AC) es otra tecnología adoptada en la industria alimentaria para retardar la maduración y prevenir daños por frío. Modifica la concentración de gases en la atmósfera ambiental durante el almacenamiento o transporte, controlando el dióxido de carbono (CO2) y la concentración de oxígeno (O2), así como la producción de etileno, para disminuir la tasa de respiración de los frutos y alargar su vida útil. Se utiliza en productos como manzanas, peras y kiwis. Además, los purificadores en cámaras de almacenaje, que consisten en la instalación de filtros de gas, son herramientas complementarias.
Tratamientos Químicos para el Control del Etileno
Existen tratamientos específicos para inhibir la síntesis o acción del etileno:
- Inhibidores de síntesis de etileno: La aminoetoxivinilglicina (AVG) es un producto que bloquea la síntesis de etileno y se aplica antes de la cosecha.
- Inhibidores de acción de etileno: El 1-metilciclopropeno (1-MCP) es un compuesto que inhibe la acción del etileno al unirse a su receptor. Se utiliza en el almacenamiento de frutas, hortalizas y flores.
- El tiosulfato de plata también se utiliza para el tratamiento de flores de corte.
Aplicación Exógena de Etileno para Maduración y Desverdizado
En frutos climatéricos que se cosechan en su madurez fisiológica, a menudo se induce o acelera la maduración o coloración para su comercialización. Por ejemplo, en plátanos (banano) es común aplicar etileno de manera exógena para acelerar la maduración, convirtiendo el almidón en azúcar y desarrollando su aroma y color característicos. Este principio se utiliza ampliamente en la industria alimentaria, exponiendo frutos cosechados verdes, como plátanos, al etileno para inducir su maduración.
Un regulador sintético que libera etileno en las células es el ácido 2-cloroetilfosfónico, conocido como ethephon, el cual se trasloca en la planta y se usa ampliamente en agricultura para inducir los efectos del etileno. Su principal aplicación en la tecnología poscosecha es la maduración de frutos. El gas etileno sintético, por su volatilidad, se usa comercialmente en cámaras para madurar tomates, plátanos, peras y otras frutas después de la cosecha. Para su aplicación, es crucial saber si un cultivo produce naturalmente mucho etileno y si responde a la aplicación exógena.
Otro uso comercial del etileno es promover la coloración en algunos frutos no climatéricos para hacerlos más atractivos. Un ejemplo clásico son los cítricos, como las naranjas, que después de alcanzar su madurez fisiológica no maduran más. Si se cosechan con madurez fisiológica pero sin su color característico, es común la aplicación exógena de etileno para el desverdizado.
AZETHYL es un gas eficaz para la maduración de frutos y verduras climatéricas o para el desverdizado de cítricos. Este gas, que contiene etileno diluido con nitrógeno (un gas inerte que evita la inflamabilidad), es utilizado por profesionales como regulador del crecimiento vegetal en invernaderos. La exposición de la fruta a AZETHYL se realiza con dosis y tiempos específicos según la variedad, estado de maduración y otros parámetros fisiológicos. Air Liquide, por ejemplo, ofrece equipos para la expansión segura y dosificación precisa de este gas, que se inyecta en locales o invernaderos considerando el tamaño, la cantidad de productos, humedad, temperatura y ventilación. AZETHYL puede utilizarse para madurar o desverdizar frutas y verduras después del almacenamiento y antes de la comercialización, sin dejar residuos en los productos.
Ejemplos y Estudios de Caso
Experimento Casero: Plátanos y Aguacates
Como parte de un proyecto escolar, se realizó un experimento casero utilizando plátanos y aguacates para demostrar cómo el gas etileno es responsable de los cambios físicos, químicos y metabólicos en los tejidos frutales y cómo afecta las características sensoriales. Se utilizaron 7 aguacates Hass y 9 plátanos tabasco en tres combinaciones experimentales: fruto verde con maduro (envuelto y no envuelto) y fruto verde con verde (no envuelto).
El color inicial y final de los aguacates y plátanos fue valorado mediante observación y documentado con fotografías digitales. Los resultados mostraron que el aguacate maduró en seis días y el plátano en tres días. Se comprobó que las frutas en contacto con una mayor cantidad de gas etileno, producido por otra fruta madura, aceleraron su periodo de maduración en comparación con aquellas que no estuvieron expuestas a una concentración elevada del gas. Este hallazgo confirmó la hipótesis planteada.
Además, los alimentos madurados con cubierta de periódico, junto con otra fruta madura del mismo tipo, maduraron de forma homogénea, a diferencia de aquellos que se mantuvieron descubiertos con otros frutos maduros. Esto se debe a que el papel periódico como envoltura aumenta la temperatura de los frutos climatéricos, propiciando así la maduración. La presencia de un fruto maduro que emite etileno ocasionará que los frutos aledaños maduren con mayor velocidad.
La práctica común de colocar un kiwi, aguacate o plátano en una bolsa para acelerar la maduración es un claro ejemplo de la acción del etileno: el aumento de los niveles de etileno dentro de la bolsa, liberado por el propio producto, sirve como estimulante para iniciar una mayor producción de este gas. El refrigerador, al mantener la puerta cerrada, retiene la temperatura deseada y facilita un aumento de la concentración de etileno, aunque sus efectos se reducen a bajas temperaturas.
Manejo Comercial de Plátanos y Aguacates
Los plátanos destinados al mercado comercial requieren condiciones de manejo específicas para mantener un estado de maduración atractivo para los consumidores. La temperatura óptima para su almacenamiento y transporte oscila entre 13 y 14ºC, elevándose después a 15-20ºC. Para una maduración normal, es necesaria la aplicación de etileno y una atmósfera controlada.
Los plátanos empaquetados en cajas de cartón se transportan en buques frigoríficos. Aunque se recomienda pre-enfriar las bodegas a unos 7ºC dos días antes de la carga, los modernos navíos plataneros tienen gran capacidad de enfriamiento rápido, haciendo esta operación menos crítica. La aplicación de etileno (100-150 ppm, 24-48 horas a 15-20ºC y una humedad relativa del 90-95%) se realiza para conseguir una maduración uniforme, manteniendo la concentración de CO2 por debajo del 1%.
Con una atmósfera controlada (niveles de 2-5% O2 y 2-5% CO2 durante el transporte), la maduración puede retrasarse para que los plátanos lleguen en el estado adecuado, al tiempo que se reduce la respiración y la producción de etileno.
En cuanto a los aguacates, se suelen envasar para transporte en cajas de cartón ondulado telescópico, a menudo con separadores alveolados. La uniformidad del calibre es importante. En el punto de venta, se comercializan a granel o en bolsas de malla. Su almacenamiento es un equilibrio entre bajas temperaturas para disminuir la tasa de respiración y evitar temperaturas demasiado bajas que puedan causar decoloración negra de la cáscara. Los frutos de la variedad ‘Hass’ se almacenan usualmente a 4-5°C.
