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lunes, 3 de junio de 2013

Atmósferas modificadas en champiñón cultivado

Efecto de las atmósferas modificadas en filmes de diferente permeabilidad 
al O2 sobre la calidad y vida útil de champiñon cultivado.




Los ensayos se realizaron en 2 tipos de filmes de muy diferente permeabilidad a los gases activos.  El filme OPP de polipropileno orientado, de elevada permeabilidad (ca.240.000ml O2·m-2·día-1·atm-1 a 25ºC)  35um, (London, England)  y el filme PE de polietileno de 35um de espesor con permeabilidad desconocida (Bilbao, España) pero de menor permeabilidad  que el OPP

Permeabilidad de los filmes

El champiñon fue conservado en  cámaras de respiración en una instalación de régimen de flujo continuo de aire y cámara a frigorífica, para su caracterización fisiológica. La respiración en flujo continuo  se mantuvo estable y en niveles próximos  42mg de CO2·Kg-1·h-1 durante 8 días de conservación a 3ºC.

En las muestras envasadas en bandejas y con filmes OPP Y PE la evolución de la atmósfera interna en cámara a a 3ºC se puede observar en las figuras 1 y 2.

En contenido de O2  varia de 9.73% a 19.22% en los filmes PE y OPP , respectivamente, evidenciándose la menor permeabilidad del filme PE. En el filme PE el consumo de O2 en la respiración supera significativamente a la entrada de O2 por difusión mientras que en el filme OPP parece existir "casi" un equilibrio entre el consumo y la entrada por difusión del O2 (figura 1)

 Figura 1. Evolución del contenido de O2 en los diferentes filmes ensayados, PE y OPP
durante la conservación en cámara a 3ºC.

El nivel de CO2 alcanza niveles medios de 7.05% y 2.11% en los filmes PE y OPP durante la conservación a 3ºC.


                     Figura 2. Evolución del contenido de CO2 en los diferentes filmes ensayados, OPP y PE 
  durante la conservación en cámara a 3ºC.

En el filme PE se observan coeficientes de variación del 21 y 17% , en el contenido de O2 y de CO2, respectivamente, mientras que en el filme OPP los coeficientes de variación no superan el 5%.

La elevada variabilidad de las atmósferas generadas por el filme PE pone de manifiesto la falta homogeneidad en la producción del filme y el escaso control de la calidad de la empresa en el proceso productivo.

Efecto del tipo de filme sobre el contenido de manitol

El manitol (polialcohol) es el carbohidrato mayoritario en champiñón. En contenido de manitol decrece durante la conservación a 3ºC en todas las condiciones ensayadas. Las diferencias significativas observadas después de 2 días desaparecen cuando se alcanzan los  8 días de conservación a 3ºC .Hasta los 8 días de conservación a 3ºC los niveles de manitol son máximos en la muestra con fime OPP y mínimos en control. No se observan diferencias entre el control y PE  (figura 3)

                                      Figura 3. Evolución de manitol durante la conservación a 3ºC en función del
                                                                                   tipo de filme utilizado. 

Si atendemos a las pérdidas de manitol durante al conservación a 3ºC podemos observar pérdidas mínimas en la muestra OPP mientras que el control y PE mantienen niveles similares.

Después de 2 días a 3ºC se observaron pérdidas de manitol del 24%, 2% y 19% en las muestras Control, OPP y PE , respectivamente (figura 4)


                     Figura 4. Pérdida de manitol respecto al inicial, durante la conservación a 3ºC en función del
                      tipo de filme utilizado.

Es importante señalar las elevadas diferencias en las pérdidas, 32, 6 y 29%  después de 6 días de conservación a 3ºC, en función del filme. Los resultados sugieren que el champiñón es muy sensible a los elevados niveles de CO2, PE, provocando una activación del metabolismo de carbohidratos, generando pérdidas de manitol similares al control, mientras que niveles más bajos de CO2, OPP, controlan más eficazmente la degradación del manitol. 

Después de 8 días de conservación a 3ºC se observaron pérdidas del 31%, 20% y 35% en las muestras Control, OPP y PE, respectivamente (figura 4). Es evidente que en las  condiciones de elevado CO2 ocurren procesos no deseados (fermentativos?) que degradan el manitol. La atmósfera  tipo 7%O2+10% CO2 activan el consumo de manitol en champiñón.

Efecto de las atmósferas modificadas sobre ácidos orgánicos  

Los ácidos orgánicos málico y fumárico aumentan durante la conservación a 3ºC  especialmente en el control y las muestras envasadas en el filme PE, en la muestra OPP los niveles les ácidos son más estables.

Después de 8 días de conservación a 3ºC el contenido de málico en el control y PE es significativamente mayor que el observado en la muestra OPP. No se observan diferencias significativas entre control y PE


                                      Figura 5. Evolución del málico durante al conservación a 3ºC en función del
                          tipo de filme utilizado

 Después de 2 y 4 días de conservación a 3ºC únicamente se observan pérdidas significativas en el contenido de málico en la muestra con el filme PE, sin embargo después de 8 días de conservación se observaron aumentos del 50% y 66%, en control y PE, respectivamente, frente a un 25% en la muestra OPP. 

Es evidente que la atmósfera con el 7%CO2  (filme PE) activa el metabolismo de carbohidratos frente a un aumento moderado cuando el nivel de CO2 es próximo al 2%.


                         Figura 6. Aumento de málico respecto al inicial, durante la conservación a 3ºC en función del
                        tipo de filme utilizado


La acumulación de málico podría ser un índice de la entrada en fase de senescencia de champiñón. El contenido de fumárico aumenta en todas las condiciones ensayadas  siendo el contenido máximo en la muestra PE después de 8 días de conservación a 3ºC.



                                        Figura 7. Evolución del fumárico durante la conservación a 3ºC en función del
                tipo de filme utilizado

La evolución del fumárico es similar al málico con una acumulación máxima en PE (80%) frente a  valores del 32% y 8% en control y OPP, respectivamente.


                                  Figura  8. Aumento de fumárico respecto al inicial, durante la conservación a 3ºC
                                                                      en función del  tipo de filme utilizado

Los resultados han confirmado que la atmósfera tipo 10%O2+7%CO2 , en la muestra PE, estimula la acumulación de ácidos mientras que la atmósfera 19%O2+2%CO2, muestra OPP, retarda la acumulación, especialmente de málico.

La acumulación de málico y manitol debe ser asociada con la entrada fase de senescencia. La acumulación de fumárico puede ser provocada por los elevados niveles de CO2 y bajo O2.

Por ello la atmósfera  tipo 19%O2+2%CO2, generada por el filme OPP, es la que mejor controla los cambios de manitol y ácidos orgánicos durante la conservación a 3ºC de champiñón.

Efecto del  tipo de filme sobre parámetros físicos

El color amarillo, determinado mediante el parámetro Cielab  +b*, aumenta de forma continuada durante la conservación a 3ºC con independencia del filme utilizado (figura 9). El aumento del color amarillo es especialmente rápido en la muestra PE en la que el nivel de CO2 es más elevada. 

                                  Figura 9. Aumento de fumárico respecto al inicial, durante la conservación a 3ºC
                  en función del tipo de filme utilizado

Como se puede observar en la figura 10 que la máxima intensidad del amarillo es observado en la muestra PE y valores mínimos en las muestras envasadas en el filme OPP.
                       Figura 10. Aumento de fumárico respecto al inicial, durante la conservación a 3ºC
                      en función del tipo de filme utilizado

 Se observaron pérdidas de firmeza del 43%, 14% y 5% en las muestras PE, control y OPP, después de 2 días de conservación a 3ºC. El efecto negativo del filme PE ya se observa después de 2 días de conservación a 3ºC.

Sin embargo, después de 8 días de conservación el filme PE genera un aumento de color amarillo del 73% frente a un 46% y 24% en las muestras control y filme OPP, respectivamente.


Figura 11. Aumento de fumárico respecto al inicial, durante la conservación a 3ºC
en función del tipo de filme utilizado

La firmeza  del carpóforo (célula de Kramer) decrece  durante al conservación a 3ºC en todas las condiciones ensayadas. El descenso es especialmente crítico en la muestra control mientras que el descenso es mínimo en las muestras envasadas en filmes PE.  El filme más permeable OPP afecta  a la firmeza beneficiosamente respecto a la muestra control (figura 11). Se confirma como en la mayoría de los frutos climatéricos el potente efecto que tiene el CO2 (filme PE) en controlar la avtividad de las enzimas responsables de la degradación de la pared celular.

                           Figura 12. Aumento de fumárico respecto al inicial, durante la conservación a 3ºC
en función del tipo de filme utilizado

Si atendemos a las pérdida de firmeza el control es que sufre un más rápido ablandamiento con valores de 20% frente al 8% y 1% en OPP y PE , respectivamente, despues de 4 días de conservación a 3ºC.

Sin embargo, después de 8 días de conservación a 3ºC se observaron pérdidas de firmeza del 39%, 19% y 7%, en las muestras control, OPP y PE, respectivamente. El filme más impermeable, PE, tiene un efecto beneficioso sobre la pérdida de firmeza confirmando que los niveles elevados de CO2 retardan eficazmente el ablandamiento de champiñón sin embargo activan los cambios de color y el metabolismo de málico y fumárico,   y  reduce la pérdida de manitol.

Vida útil en función del filme

Después de ser trasnferidas las bandejas a temperatura ambiente el nivel de O2 decrece (no se muestran datos) y  el nivel de CO2 aumenta (figura 12).

                Figura 12. Cambios de la composición de la atmósfera en bandejas transferidas  20ºC                   
                  después de 4 y 8 días de conservación a 3ºC, en función del tipo de filme utilizado

El nivel de O2 decrece más rápidamente en el filme OPP confirmando que el champiñón envasado en el filme OPP  es mas "joven" y por tanto tiene una mayor capacidad de responder al aumento de temperatura respecto al filme PE. En este filme el mayor envejecimiento del producto hace que el nivel de sustancias de reserva sea reducido y por ello no  es capaz de terner una respuesta al aumentar la temperatura de 3ºC a 18ºC.

En la figura 12 se puede observar que el aumento de temperatura depués de 4d y 8d a 3ºC 
produce un aumento del CO2  del 2% al 7 y 9% respectivamente en el filme OPP. Mientras, en el filme PE prácticamente no se observa un aumento significativo del CO2 ni el paso 4d ni de 8d al aumentar la temperatura 15ºC (figura 12).


El contenido de manitol decrece en todas las muestras después de ser transferidos a 18ºC siempre con niveles superiores en la muestra envasada en OPP. El fumárico decrece en PE después de 8 días a 3ºC y  de 2 días a 18ºC. El fumárico podría ser un índice eficaz para valorar la eficacia de las tecnologías postcosecha.

El filme OPP de elevada permeabilidad es el que genera una atmósfera modificada más beneficiosa para mantener la calidad de champiñón a 3ºC atendiendo al color y firmeza del carpóforo..


viernes, 31 de mayo de 2013

Recomendaciones Tecnológicas para champiñon cultivado

Para optimizar la comercialización de champiñón cultivado debemos tener en consideración;
-recolección cuidadosa,
- lavado y enfriamiento,
- envasado en bandejas,

- filmes de elevada permeabilidad,
- transporte a 4ºC,
- y conservación a 0ºC,





 Interés del champiñón en las dietas de países desarrollados

El champiñón cultivado es un alimento que tiene una gran demanda en la actualidad debido a que sus características sensoriales y nutricionales se ajustan a las nuevas tendencias de la alimentación en países desarrollados;


1.      Los consumidores, en la actualidad, tienden a demandar alimentos con nuevas características sensoriales y que puedan ser  consumidos en fresco o con un mínimo de cocinado. Estas exigencias hacen del champiñón un alimento muy apreciado para satisfacer las preferencias actuales de los consumidores.

2.     El bajo contenido en grasa e hidratos de carbono, así como su elevado contenido en proteínas y vitaminas hacen que sea un alimento idóneo para las dietas bajas en calorías, muy demandadas en la actualidad en los países desarrollados.

Aspectos morfológicos, fisiológicos y bioquímicos

El champiñón se caracteriza por una elevada actividad fisiológica, gran sensibilidad a los daños mecánicos y desarrollo de hongos y bacterias. La actividad fisiológica (respiración) es muy superior a la de ciertos frutos tropicales (plátano, chirimoya, etc.) que son clasificados como muy perecederos. Así mismo son muy sensibles a las pérdidas de agua que producen importantes pérdidas de calidad  comercial y económica.

En postcosecha champiñón sufre cambios importantes de naturaleza;

-  Morfológica; elongación del pie, aumento de diámetro del Carpóforo, rotura del velo, etc.

- Alteración del color; pérdida del color blanco (luminosidad), aparición de tonos amarillos, pardeamientos, etc..

- Pérdida de peso; pérdida de turgencia (textura), arrugamiento, marchitez y pérdida de firmeza aumentando la elasticidad del carpóforo

La actividad fisiológica postcosecha depende de las características genéticas, condiciones de cultivo, recolección, manipulación durante todo el procesado. Los daños mecánicos además de producir una pérdida de calidad comercial son una puerta abierta al desarrollo de hongos y bacterias.

La respiración  en champiñón cultiva a  temperatura ambiente alcanza valores de 300-500 mg de CO2·Kg-1·h-1, elevada actividad de polifenoloxidasas y fuertes pérdidas de peso al menos del 0.6%.Estos procesos y el desarrollo de microorganismos inducen una pérdida irreversible de la calidad en un periodo no superior a 3 días de estancia a 20ºC.

El rápido deterioro de calidad únicamente puede ser controlado reduciendo al temperatura, lo antes posible después de la recolección, a la de transporte o conservación. La respiración (actividad fisiológica) a 21ºC es 10 superior a la de 0ºC y este decenso además reduce el calor de respiración de 1450 a 154 Kcal·t-1·h-1

El calor de respiración es un parámetro importante a la hora de diseñar las cámaras frigoríficas. El descenso de temperatura, así mismo, reduce el gradiente de presiones parciales de vapor entre el champiñón y el medio ambiente,  y,  en suma,  las pérdidas de agua.

A baja temperatura (0º-4ºC) la reducción de los procesos fisiológicos y desarrollo de microorganismos permite triplicar los tiempos de comercialización de champiñón cultivado. Tiempos de conservación a 0ºC y 90% de humedad relativa de 8 a 10 son factibles, manteniéndose la calidad en niveles próximos al óptimo de calidad de consumo.

Tecnologías de Conservación

El tratamiento con antioxidantes, atmósferas controladas, atmósferas modificadas (filmes poliméricos), absorbedores de volátiles y tratamientos con SO2 e hipoclorito cálcico, son tecnologías complementarias a la aplicación de las bajas temperaturas, en función de los objetivos comerciales.

Bajas temperaturas

El descenso de temperatura, inmediatamente después de la recolección, es el factor fundamental para potenciar la calidad, y juntamente con mantener rigurosamente la cadena del frío. La rotura de la cadena del frío (aumentos transitorios de la temperatura) es causa de las mayores pérdidas durante la comercialización de productos vegetales.

Prerrefrigeración

Prerrefrigeración, es una tecnología específica para descender la temperatura de campo, lo antes posible después de la recolección, en tiempos cortos con el fin de reducir la actividad fisiológica y potenciar la calidad. En general, se consideran tiempos adecuados de 3 a 5 horas para reducir la temperatura del champiñón de 18ºC (temperatura de cultivo) a 3-4ºC (temperatura de transporte). 

Actualmente, el sistema de enfriamiento más utilizado es por aire en túnel de prerrefrigeración, sin embargo ensayos realizados por “vacío” (Vacuum cooling) han tenido muy buenos resultados  y acortando los tiempos de enfriamiento (minutos).

Túneles de aire forzado, cámaras especialmente diseñadas para alcanzar para conseguir elevadas velocidades de aire (5m/seg). Normalmente se dimensionan para un tiempo enfriamiento que oscila entre 1 y 6 horas. Sin embargo en champiñón se recomiendan tiempos más cortos, de 2 a 3 horas, para alcanzar temperaturas próximas a 4ºC.  

Tiempos de enfriamiento de 1 hora se han obtenido en cámaras de circulación vertical de aire. Es el sistema  más comúnmente utilizado en champiñón en la actualidad con pérdidas de peso próximas al 2.5% al final del enfriamiento.

Vacuum cooling, enfriamiento por “vacío” (vaporización del agua de constitución). El enfriamiento se realiza por la evaporación de parte del agua de constitución del producto. La duración normal del ciclo enfriamiento es del orden de 25 a 30 minutos. Es el sistema más eficaz de enfriamiento, sin embargo sus costes elevados son el factor limitante. Pérdidas de peso próximas al 3.5%.

Cámaras de conservación, son cámaras de refrigeración convencional, normalmente de pequeñas dimensiones. La instalación se dimensiona para al carga desde 30º a 5ºC en 16 horas. Enfriamiento lento y poco homogéneo 

Conservación
La utilización de las bajas temperaturas permite triplicar el periodo de conservación respecto a la comercialización a temperatura ambiente. Temperaturas en el rango entre 0º y 5ºC son usuales para al conservación del champiñón al estado fresco.

Sin embargo, conservar entre 0 y 1ºC implica una mejora significativa a la hora de mantener la calidad de consumo de champiñón cultivado. El champiñón prerrefrigerado en túnel y conservado a  0-1ºC mantiene la calidad de consumo durante 9 días y una vida útil de 2 días para su venta en el minorista.

Es importante señalar que capacidad de conservación de champiñçon depedne de otros factores como la cepa o la fecha de recolección (flor). En trabajos realizados en el Instituto hemos comprobado diferencias significativas en la capacidad de conservación a baja temperatura en función de la cepa; Gurelan H-19 y Clarón X-50, y distintas “flores”.
En la cepa H-19 se ha observado una reducción de la respiración aproximadamente de 10 veces al descender la temperatura de 18 a 0ºC.Así mismo, se han observado valores superiores de respiración en la 3ªF (tercera flor) hasta los 3 días de conservación tanto a 18ºC como a 0ºC.
Atmósferas controladas
Las atmósferas controladas´, AC, son una tecnología coadyuvante de las bajas temperaturas. Los bajos niveles de O2 reducen la respiración y los procesos oxidativos asociados a los pardeamientos mientras que los elevados niveles de CO2 controlan retardan los cambios morfológicos; elongación o apertura del carpóforo. Las AC son eficaces en controlar, en general, el desarrollo de microorganismos.
Niveles de O2 del 2.5% reducen los cambios de color tanto interno como externo del champiñón, sin embargo niveles al 5% estimulan los pardeamientos durante la conservación. Se recomiendan como condiciones óptimas de conservación de champiñón la atmósfera; 5-10% O2 + 2.5-5% CO2
Absorbedor de volátiles
Ensayos realizados con Green Keeper y Retarder, patentes españolas, dos presentaciones diferentes del absorbedor químico de etileno que oxida los volátiles produciendo CO2 y H2O.
En cada bandeja de poliestireno con 15 champiñones se colocaba una bolsita de 8 gramos. Se han ensayado las cepas X.50, X-55, y PLA-10 a las temperaturas de 3ºC y 0ºC.
El tratamiento con absorbedor “Retarder” es el que mejor  controla el color de los carpóforos sobre todo a 3ºC, después de 7 días de cosechados, para un periodo máximo de 11 días. 

Generador de SO2


Generador de SO2 de simple efecto o de una fase, a razón de 0.54 gramos del generador comercial en recorte rectangular de 5x7centímetros de papel kraft impregnado con solución de metabisulfito sódico al 5% fabricado por UVAS QUALITY Co (USA), tradicionalmente utulizado en al conservación de uva de mesa y protección contra podredumbre gris (botritis).
A los 12 días de tratados con SO2, después de 2 días de cosechados, se produce la apertura de la lámina del  “sombrero”. También a los 3 días de tratamiento de SO2 de la cepa 55 de Gurelam  los  Carpóforos (sombreros) presentan un mal aspecto, similar al testigo a 20ºC.
El SO2 produce el amarilleamiento y de aspecto untuoso  en el  Carpóforo. Evidentemente el SO2 no es un buen tratamiento para controlar la calidad de champiñón cultivado. 


Atmósferas modificadas

El desarrollo de los filmes poliméricos microperforados ha permitido la aplicación de las atmósferas modificadas al champiñón ya que es muy sensible a los elevados niveles de CO2 y muy bajos de O2 propios de  los filmes de baja permeabilidad.
Evidentemente al tener  el champiñón cultivado valores muy elevados de respiración es necesario disponer de filmes de elevada permeabilidad a los gases activos con el fin de generar atmósferas no “estresantes”.Estos nuevos filmes en los que se puede fabricar las micro-perforaciones a la “carta” han permitido aplicar la tecnología de AMP al champiñón cultivados.
Los filmes actuales de elevada permeabilidad permiten obtener AMP con niveles moderados de O2 y CO2 para controlar el metabolismo y el desarrollo de microorganismos en champiñón cultivado. Filmes microporosos de OPP (polipropileno orientado) existen en el mercado con un rango de 50.000-200.000 ml de O2·m-2·d-1·atm-1.
En los ensayos realizados en el Instituto del Frio con bolsas de polipropileno P-plus de 22.5x13.5cm y altura libre de 6-7 cm, fabricadas por Soplaril Hispania, permeabilidad elevada al oxígeno 90.000ml·m-2·d-1·atm-1 ,han permitido mantener niveles de  O2 del 10-15% idóneos para productos con elevada actividad fisiológica y sensibilidad a los bajos niveles de O2.   
La recolección cuidadosa, envasado en bandejas con filmes microporosos de elevada permeabilidad y prerrefrigeración de 18º a 4ºC, transporte a 4ºC y conservación a 0ºC es la estrategia idónea para comercializar el champiñón cultivado.