Biorecubrimientos poliméricos para la conservación de la calidad de las frutas

La creciente demanda de fruta fresca, sumada a las elevadas pérdidas poscosecha, pone de relieve la necesidad de tecnologías de conservación sostenibles y eficaces.

En este contexto, los biorrecubrimientos poliméricos se perfilan como una alternativa prometedora a los envases sintéticos convencionales, gracias a su biodegradabilidad, capacidad de formación de películas y potencial para incorporar compuestos bioactivos.

Este artículo de revisión resume los avances recientes en el desarrollo de recubrimientos basados ​​en polisacáridos, proteínas y nanomateriales, analizando sus propiedades fisicoquímicas, funcionales y sensoriales, así como los principales métodos de aplicación, tanto convencionales como emergentes, en fruta fresca.

También destaca el papel de los compuestos fenólicos y los aceites esenciales como agentes antioxidantes y antimicrobianos, así como la valorización de subproductos agroindustriales bajo esquemas de economía circular. Finalmente, analiza los retos asociados a la estandarización, el escalado industrial y la aceptación del consumidor, proponiendo perspectivas futuras para el diseño de sistemas multifuncionales que prolonguen la vida útil y mejoren la calidad de los productos frescos, en consonancia con los objetivos de sostenibilidad ambiental.

A diferencia de revisiones recientes, este trabajo unifica las relaciones estructura-función con comparaciones cuantitativas del rendimiento del recubrimiento en diferentes frutas.

Además, contribuye a una evaluación crítica de las tecnologías de aplicación emergentes y su disponibilidad tecnológica y regulatoria, ofreciendo una perspectiva claramente más integral.

1. Introducción

La producción mundial de fruta está aumentando debido a la creciente demanda impulsada por la mejora del nivel de vida, las políticas públicas favorables y la creciente concienciación mundial sobre los beneficios del consumo de fruta. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura [1] y datos oficiales [2], la producción mundial de fruta alcanzó aproximadamente 908 millones de toneladas en 2023, lo que representa un aumento de casi el 68 % en comparación con el año 2000.

Estas cifras se derivan de registros históricos consolidados y reflejan una tendencia al alza sostenida impulsada por la creciente demanda mundial y la expansión agrícola de las regiones tropicales y subtropicales. Sin embargo, las pérdidas poscosecha siguen siendo un gran desafío, con una estimación de entre el 40 % y el 50 % de la fruta perdida debido a la cosecha y el almacenamiento inadecuados y a las condiciones ambientales adversas [3].

En este contexto, las pérdidas poscosecha se reducen a la cantidad y calidad de la fruta, principalmente debido a procesos metabólicos como la respiración y la transpiración, así como a daños físicos y reacciones químicas indeseadas [4]. Estos procesos liberan CO2 y etileno, que aceleran la maduración y, en consecuencia, el deterioro [5]. Además, su alto contenido de agua (70-90%) aumenta su susceptibilidad al crecimiento microbiano, daños mecánicos y pérdida de humedad.

Estos efectos se ven agravados por una manipulación deficiente, la falta de preenfriado y un control inadecuado de la temperatura de almacenamiento [6,7]. Por lo tanto, la reducción de las pérdidas poscosecha se convierte en una preocupación urgente que requiere atención. El enfoque de conservar la fruta ralentizando el metabolismo interno y limitando la penetración de agentes externos mediante el uso de envases demuestra un enfoque práctico [8,9].

Existen diferentes tipos de materiales utilizados para el envasado de fruta, que se clasifican como biodegradables y no biodegradables. Actualmente, es común utilizar envases no biodegradables fabricados con plásticos y compuestos químicos [10]. En este sentido, los envases no biodegradables tienen un impacto ambiental significativo, afectando tanto a los ecosistemas terrestres como marinos [11].

Por otro lado, los materiales de envasado biodegradables ofrecen ventajas sobre los plásticos sintéticos, como la biodegradabilidad, la compostabilidad y el uso de recursos renovables [12]. Por lo tanto, los envases biodegradables, especialmente los recubrimientos comestibles para la conservación de la fruta, se consideran un enfoque ecológico sostenible que está recibiendo mucha atención [6].

El biorrecubrimiento es una técnica de conservación que consiste en aplicar una capa de polímero a la superficie de frutas y otros alimentos. Su objetivo es inhibir la actividad microbiana, reducir la oxidación y proteger contra contaminantes externos [13].

Los biopolímeros se suelen elegir por su biodegradabilidad. En este sentido, la tecnología de biorrecubrimiento para envases de frutas permite el uso de biopolímeros derivados de polisacáridos, proteínas, lípidos y sus derivados, de origen vegetal y animal [14]. Algunos componentes poliméricos naturales utilizados en la tecnología de biorrecubrimiento incluyen alginato, carragenina, quitosano, colágeno, pectina, celulosa, almidones, lignina y ceras, entre otros [15].

Sin embargo, la eficacia de los recubrimientos comestibles depende del tipo de biopolímeros en su composición y de la interacción que estos compuestos puedan tener con los alimentos envasados ​​[16].

Cabe destacar que una de las características importantes de los biorrecubrimientos para envases es su capacidad para actuar como portadores de sustancias activas, como compuestos antimicrobianos, que pueden prolongar la vida útil poscosecha de los productos frescos. En este sentido, los aceites esenciales son uno de los compuestos activos más utilizados en películas de envasado para la conservación de frutas [16].

Sin embargo, en comparación con los biorrecubrimientos y películas a base de plásticos sintéticos, los biorrecubrimientos y películas a base de polisacáridos presentan ciertas limitaciones, como una alta hidrofilicidad y malas propiedades mecánicas [17].

Para superar estos desafíos, se han realizado grandes esfuerzos para mejorar el rendimiento físico de los biorrecubrimientos y películas a base de polisacáridos mediante diversas estrategias, como la modificación de polisacáridos, el uso del ensamblaje capa por capa (LBL) y la incorporación de rellenos de refuerzo [18-20].

Además de reforzar las propiedades mecánicas y reducir la hidrofilicidad, el uso de polisacáridos para producir envases activos e inteligentes se ha convertido en un área de investigación destacada. Un enfoque consiste en añadir compuestos bioactivos, como compuestos fenólicos o extractos ricos en polifenoles, para formular películas y recubrimientos multifuncionales [21], produciendo envases activos o inteligentes.

Los compuestos fenólicos se encuentran ampliamente distribuidos en diversas fuentes vegetales, como frutas, verduras, cereales y legumbres, y presentan una considerable diversidad funcional y estructural [22]. Gracias a sus grupos funcionales únicos, los compuestos fenólicos pueden incorporarse a películas y recubrimientos de polisacáridos para mejorar sus propiedades funcionales y mecánicas [23].

Además, se ha demostrado que la incorporación de compuestos fenólicos a recubrimientos y películas a base de polisacáridos mejora su actividad antimicrobiana, ya que estos compuestos presentan una marcada capacidad para inhibir el crecimiento microbiano y retrasar el deterioro de la fruta.

Este artículo pretende resumir los avances recientes en el desarrollo y la aplicación de biorrecubrimientos poliméricos para la conservación poscosecha de frutas, con especial énfasis en los principales tipos de polímeros empleados, la incorporación de compuestos bioactivos y los desafíos existentes asociados a su implementación.

Además, se discuten perspectivas con el objetivo de contribuir al diseño de soluciones sostenibles y efectivas capaces de reducir las pérdidas poscosecha y mejorar la calidad de los productos frescos.

Si bien el número de estudios de revisión dedicados a recubrimientos comestibles ha aumentado entre 2024 y 2025, varios aspectos siguen sin explorarse lo suficiente en la literatura actual.

Los análisis que abordan directamente la relación estructura-función de los polisacáridos en aplicaciones poscosecha aún son escasos, al igual que las comparaciones cuantitativas que evalúan cómo las diferentes formulaciones influyen en las respuestas fisiológicas de frutas específicas, como cítricos, bayas y especies tropicales.

De igual manera, el análisis de tecnologías de aplicación emergentes, como las nanoemulsiones, el ensamblaje capa por capa y el electrohilado, sigue siendo limitado, en particular en lo que respecta a su madurez tecnológica y las restricciones regulatorias asociadas.

Las referencias relacionadas con matrices alimentarias no frutales, como la carne o los sistemas basados ​​en indicadores, se citan exclusivamente para la comparación contextual o metodológica y no se discuten como aplicaciones directas. T

odos los análisis y conclusiones de esta revisión se enmarcan estrictamente en el contexto de la conservación poscosecha de la fruta. Por lo tanto, esta revisión busca subsanar estas lagunas de conocimiento mediante un enfoque funcional y comparativo basado en datos cuantitativos, con el fin de dilucidar sus implicaciones para la escalabilidad industrial y la implementación práctica.

Indice

2. Metodología de búsqueda

3. Propiedades de los biorrecubrimientos
3.1. Materiales clave en los biorrecubrimientos
3.2. Propiedades físico-mecánicas y de barrera
3.2.1. Propiedades mecánicas
3.2.2. Permeabilidad al vapor de agua
3.2.3. Solubilidad
3.2.4. Viscosidad
3.2.4. Viscosidad
3.3. Propiedades funcionales
3.3.1. Actividad antimicrobiana
3.3.2. Actividad antifúngica
3.3.3. Propiedades emulsionantes
3.3.4. Propiedades sensoriales y ópticas (incluye la Tabla 1**)

4. Polímeros naturales utilizados en biorrecubrimientos (incluye la Tabla 2**)

5. Métodos de aplicación de biorrecubrimientos a la fruta
5.1. Métodos convencionales
5.2. Métodos emergentes (incluye la Tabla 3**)
5.3. Criterios de selección por tipo de fruta y niveles de madurez tecnológica (TRL), niveles de madurez tecnológica

6. Sección regulatoria e industrialización

7. Incorporación de compuestos bioactivos

8. Ejemplos cuantitativos reforzados e implicaciones sensoriales (incluye la Tabla 4**)

9. Perspectivas 

El desarrollo de biorrecubrimientos poliméricos para fruta fresca aún enfrenta desafíos que limitan su escalabilidad y adopción industrial.

Estos incluyen la variabilidad en las propiedades de los biopolímeros naturales, la necesidad de estandarizar las metodologías de evaluación en condiciones reales de poscosecha y los costos asociados con tecnologías emergentes como el electrohilado o la nanoemulsificación.

Asimismo, fortalecer la compatibilidad entre los compuestos bioactivos y las matrices poliméricas es prioritario, ya que interacciones inadecuadas pueden comprometer la funcionalidad y la estabilidad estructural del recubrimiento.

A corto y mediano plazo, surgen oportunidades en la integración de tecnologías de extracción ecológicas (como solventes eutécticos naturales, ultrasonidos o microondas) para la producción sostenible de compuestos fenólicos y aceites esenciales a partir de subproductos agroindustriales, en línea con los principios de la economía circular.

De igual manera, la incorporación de nanomateriales como la nanocelulosa, las nanopartículas metálicas o los biocompositos híbridos abre la posibilidad de diseñar recubrimientos inteligentes con capacidad de respuesta a cambios ambientales (pH, temperatura o presencia de patógenos).

Ante esta escalada, será fundamental establecer protocolos regulatorios claros que garanticen la seguridad alimentaria y la aceptación del consumidor.

Simultáneamente, la investigación debe avanzar hacia sistemas multifuncionales que, además de prolongar la vida útil, proporcionen beneficios nutricionales, mejoren la apariencia sensorial y reduzcan la huella ambiental a lo largo de la cadena de suministro.

En conjunto, estos enfoques consolidarán los biorrecubrimientos como una alternativa competitiva a los plásticos convencionales en la industria alimentaria.

Además, según el análisis de los autores, el progreso en este campo requerirá:

• desarrollar procesos de producción rentables y escalables para biopolímeros naturales; 
• estandarizar los métodos fisicoquímicos, microbiológicos y de evaluación de la vida útil en condiciones reales de almacenamiento y distribución;
• optimizar los sistemas de encapsulación y liberación controlada de compuestos bioactivos para garantizar su estabilidad y funcionalidad;
• integrar estrategias de economía circular para obtener compuestos funcionales a partir de residuos agroindustriales; y
• establecer marcos regulatorios que apoyen el uso de biorrecubrimientos comestibles, garantizando al mismo tiempo la seguridad alimentaria y la transparencia para los consumidores. 

Estos aspectos serán fundamentales para acelerar la transferencia de tecnología y mejorar la viabilidad comercial de los biorrecubrimientos poliméricos como alternativa sostenible a los envases plásticos convencionales. 

10. Conclusiones

Los biorrecubrimientos poliméricos representan una herramienta sostenible y eficaz para mitigar las pérdidas de fruta poscosecha, combinando la acción de polímeros naturales con la incorporación de compuestos bioactivos de origen vegetal. Evidencias recientes demuestran que estas tecnologías ayudan a preservar parámetros de calidad como la firmeza, el color, el sabor y el contenido nutricional, además de conferir propiedades antimicrobianas y antioxidantes.

Si bien los resultados obtenidos en condiciones de laboratorio son alentadores, su implementación a gran escala requiere superar las limitaciones asociadas con los costos de producción, la estandarización de formulaciones, la aceptación del consumidor y la validación regulatoria.

A pesar de ello, los avances en nanotecnología, encapsulación ecológica y valorización de residuos agroindustriales permiten proyectar un escenario favorable para su consolidación en la industria alimentaria.

En conclusión, los biorrecubrimientos poliméricos no solo son una estrategia innovadora para prolongar la vida útil de la fruta fresca, sino que también promueven la transición hacia sistemas de envasado más saludables y biodegradables, alineados con los objetivos globales de sostenibilidad.

Para complementar estas conclusiones, los conocimientos clave y las prioridades de investigación prácticas derivadas de esta revisión pueden resumirse de la siguiente manera:

I. Los biorrecubrimientos poliméricos muestran un gran potencial para prolongar la vida útil de las frutas frescas mediante la integración de polímeros naturales con compuestos antimicrobianos, antioxidantes y de barrera.

II. El rendimiento de estos sistemas depende en gran medida del tipo de polímero, la estrategia de formulación y el método de aplicación, lo que determina la uniformidad del recubrimiento, la liberación controlada y la calidad general de la fruta.

III. Los enfoques emergentes, como las nanoemulsiones, los sistemas basados ​​en nanocelulosa y las tecnologías electrohidrodinámicas, ofrecen ventajas funcionales prometedoras, pero aún requieren optimización para su escalabilidad industrial.

IV. La estandarización de los protocolos de evaluación poscosecha en condiciones realistas de almacenamiento, distribución y venta minorista es esencial para garantizar conjuntos de datos comparables y acelerar la adopción tecnológica.

V. El desarrollo de sistemas escalables de liberación controlada (como las nanoemulsiones o los complejos polímero-fenólicos) sigue siendo una prioridad para mantener la estabilidad, reducir la carga requerida de compuestos activos y preservar la calidad sensorial.

VI. Promover el uso de insumos de economía circular, como fenólicos, aceites esenciales y polisacáridos extraídos de subproductos agroindustriales mediante técnicas de extracción ecológicas y de bajo consumo energético, será fundamental para reducir los costos de formulación y fortalecer la sostenibilidad.

** Contenido de las Tablas

Tabla 1 - Propiedades de películas y recubrimientos aplicados a frutas. La tabal resume las propiedades mecánicas, permeabilidad al vapor de agua, antimicrobianas, antifúngicas, ópticas, antioxidantes, solubilidad, viscosidad, emulsificación, adhesión/cobertura, enzimáticas y biodegradabilidad de las siguientes materias primas/sistemas: proteína de soja + aceite de ricino epoxidado, almidón + quitosano, caseinato de sodio + cera de abejas, almidón + gluten + cera de carnauba, quitosano + aceite de oliva, gelatina, quitosano + aceite esencial de orégano, extracto de té (polifenoles), antioxidantes naturales, quitosano + extracto de romero, almidón de árbol del pan, almidón + quitosano, soluciones de quitosano al 1%, Pickering con nanocelulosa. Nanoemulsiones con aceites esenciales, quitosano + glicerol, alginato + extracto de té verde y películas de almidón + PLA (ácido poliláctico)

Tabla 2 - Polímeros naturales utilizados en biorrecubrimientos para frutas. Se explica el origen/naturaleza, las propiedades clave, las aplicaciones y las principales limitaciones del quitosano, el almidón, la pectina, la hidroxipropilmetilcelulosa, la carboximetilcelulosa, el alginato, la carragenina (kappa), el pululano, la goma gellan, la goma xantana, la gelatina, la zeína, las proteínas de suero, la nanocelulosa y la goma arábiga.

Tabla 3 - Enfoques tecnológicos para aplicaciones de biorrecubrimientos en frutas. Se describen las principales ventajas, las principales limitaciones y la aplicación en la fruta de los siguientes métodos: recubrimiento por inmersión, pulverización, cepillado/manual, electrohilado, electropulverización, lecho fluidizado y nanoemulsificación/atomización.

Tabla 4 - Recubrimientos comestibles representativos a base de polisacáridos aplicados a los principales grupos de frutas y sus efectos cuantitativos en la calidad poscosecha.

Fuente

Polymeric Biocoatings for Postharvest Fruit Preservation: Advances, Challenges, and Future Perspectives
Carlos Culqui-Arce 1,2 , Luz Maria Paucar-Menacho 3, Efraín M. Castro-Alayo 1, Diner Mori-Mestanza 1, Marleni Medina-Mendoza 1, Roberto Carlos Mori-Zabarburú 1, Robert J. Cruzalegui 1, Alex J. Vergara 1, William Vera 2,4 , César Samaniego-Rafaele 2,5 , César R. Balcázar-Zumaeta 1 and Marcio Schmiele 2,6,*
Polysaccharides 2026, 7, 12https://www.researchgate.net/profile/Cesar-Balcazar-Zumaeta/publication/400024683_Polymeric_Biocoatings_for_Postharvest_Fruit_Preservation_Advances_Challenges_and_Future_Perspectives/links/6973795052773b62239cee7d/Polymeric-Biocoatings-for-Postharvest-Fruit-Preservation-Advances-Challenges-and-Future-Perspectives.pdf

La imagen es la Fig. 1 del trabajo original, mostrando las ventajas de los biorrecubrimientos

1 Instituto de Investigación, Innovación y Desarrollo para el Sector Agrario y Agroindustrial (IIDAA), Facultad de Ingeniería y Ciencias Agrarias, Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas, Chachapoyas 01000, Peru; carlos.culqui@untrm.edu.pe (C.C.-A.); efrain.castro@untrm.edu.pe (E.M.C.-A.); diner.mori@untrm.edu.pe (D.M.-M.); marleni.medina@untrm.edu.pe (M.M.-M.); roberto.mori@untrm.edu.pe (R.C.M.-Z.); robert.cruzalegui@untrm.edu.pe (R.J.C.); alex.vergara@untrm.edu.pe (A.J.V.); cesar.balcazar@untrm.edu.pe (C.R.B.-Z.)
2 Programa de Doctorado en Ingeniería Agroindustrial Mención Transformación Avanzada de Granos y Tubérculos Andinos, Universidad Nacional del Santa, Nuevo Chimbote 02712, Peru; wveraj@unf.edu.pe (W.V.); 2025818007@uns.edu.pe (C.S.-R.)
3 Departamento Académico de Agroindustria y Agronomía, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Santa, Chimbote 02712, Peru; luzpaucar@uns.edu.pe
4 Grupo de Investigación en Desarrollo e Innovación en Industrias Alimentarias (GIDIIA), Universidad Nacional de Frontera, Sullana 20100, Peru
5 Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial, Facultad de Ciencias Aplicadas, Universidad Nacional del Centro del Perú, Tarma 12650, Peru
6 Institute of Science and Technology, Federal University of Jequitinhonha and Mucuri Valleys, Diamantina 39100-000, Brazil

* Correspondence: marcio.sc@ict.ufvjm.edu.br