Efectos de los daños mecánicos en la poscosecha de frutas y hortalizas

Las frutas y verduras son altamente perecederas, con pérdidas poscosecha que oscilan entre el 20 % y el 60 % de la producción total. Los daños mecánicos, que representan entre el 30 % y el 40 % de estas pérdidas, se producen en diversas etapas de la cadena de suministro, como la cosecha, la manipulación poscosecha, el almacenamiento, el procesamiento, la distribución y el consumo.

Estos daños pueden tener diferentes orígenes como impacto, compresión, perforación, vibración y fricción.

Los diferentes niveles de daño mecánico se manifiestan de forma variable en las frutas y hortalizas; pueden ser como magulladuras, colapso del tejido, perforaciones, grietas, roturas o daños invisibles.

Es bien sabido que los daños mecánicos reducen el valor comercial de las frutas y hortalizas; sin embargo, su impacto en la conservación es menos claro.

Este artículo analiza cómo factores, tanto externos (p. ej., condiciones ambientales, manipulación) como internos (p. ej., cultivar, madurez), influyen en los daños mecánicos.

Explora sistemáticamente el efecto de los daños mecánicos en el deterioro de la calidad de las frutas y verduras, incluyendo el agua, la textura, el color, la nutrición, el sabor y la senescencia. Se analiza la relación entre el daño mecánico y la carga microbiana, lo que produce descomposición, revelando los mecanismos por los cuales el daño mecánico promueve la infección por patógenos.

Este artículo proporciona una comprensión profunda del impacto del daño mecánico en el deterioro de la calidad fisiológica y la descomposición microbiana de frutas y verduras, ofreciendo una guía teórica para el desarrollo de métodos de conservación basados ​​en la calidad fisiológica y los parámetros microbianos.

Fig. 1 - Ruta y preguntas abordadas en esta revisión

1. Introducción

Las frutas y hortalizass son parte importante de la dieta y la nutrición humana, ya que aportan carbohidratos, vitaminas, minerales, lípidos, proteínas y aminoácidos. Su consumo puede reducir el riesgo de enfermedades crónicas (DeBenedictis et al., 2024) y depresión (Matison et al., 2024).

La demanda de frutas y verduras aumenta constantemente. El mercado mundial de frutas y verduras ha superado los 720 000 millones de dólares estadounidenses desde 2023 y ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años (Al-Dairi et al., 2022).

El cultivo de frutas y verduras depende de condiciones climáticas específicas, y los países asiáticos son los principales productores.

El consumo mundial de frutas y verduras depende del flujo de la cadena de suministro. Sin embargo, se producen pérdidas en diversas etapas de la cadena de suministro, que alcanzan entre el 20 % y el 60 % de la producción total.

Daños mecánicos, la principal causa de pérdidas

Los daños mecánicos son la principal causa de pérdidas en la cadena de suministro, estimándose entre el 30 % y el 40 % del total de pérdidas poscosecha (Xu et al., 2020).

Frutas y hortalizas son altamente perecederas y susceptibles a daños mecánicos, que pueden ocurrir a lo largo de toda la cadena de suministro, incluyendo la cosecha, la manipulación en el campo, la clasificación, el recorte, el lavado, la clasificación, el empaque, la carga y descarga, el transporte, el almacenamiento y la comercialización (Al-Dairi et al., 2022).

Los daños mecánicos rompen la estructura celular de las frutas y verduras, creando condiciones favorables para la invasión de patógenos. Estos daños aceleran el deterioro poscosecha, lo que resulta en alteraciones significativas en el color, la textura, la nutrición, el agua, el sabor y la carga microbiana (Sousa et al., 2024).

Los daños mecánicos afectan la calidad del producto, lo que a su vez impacta en su conservación y procesabilidad. Cuanto más severo sea el daño mecánico, menor será el valor de mercado de los productos.

Daños mecánicos visibles

Generalmente, el nivel de daño se evalúa mediante evidencia física (como el área y el volumen del daño) mediante métodos como 

• la medición directa,
• la detección por imágenes espectrales,
• la resonancia magnética nuclear,
• la detección en el infrarrojo cercano y
• otros métodos de detección óptica (Lu et al., 2019). 

Li y Thomas (2014) han revisado las fuentes de daño mecánico y sus mecanismos, centrándose en la medición cuantitativa mediante métodos físicos, como la medición con calibrador digital, la tecnología de imágenes hiperespectrales y térmicas, la cámara 3-CCD, el modelado de regresión logística basado en la puntuación de evaluación visual, la regresión de líneas múltiples basada en el umbral de altura de caída, el análisis de regresión de la función de potencia basado en la puntuación de evaluación visual, etc. Sin embargo, no todos los daños mecánicos son visibles.

Daños no visibles

Los daños mecánicos menores (como hematomas internos y daños sutiles en la pared celular) no son visibles, pero aun así pueden causar cambios metabólicos significativos en frutas y verduras (Du et al., 2020; Spricigo et al., 2021). Por lo tanto, los investigadores han comenzado a utilizar indicadores fisicoquímicos para reflejar el grado de daño mecánico (Sharbati et al., 2025; Tian, ​​Chen y Li, 2024; Yang, Lin, et al., 2023), como la intensidad respiratoria, los sólidos solubles totales, el ácido titulable y el microARN.

Además, la carga microbiana también puede reflejar el grado de daño mecánico.

Objetivos de la revisión

En este artículo, se organiza sistemáticamente la relación entre el daño mecánico y la calidad de almacenamiento de frutas y verduras (Fig. 1). Su objetivo es:

• identificar claramente los diferentes tipos de daño mecánico que se producen en la cadena de suministro;
• revelar los fenotipos del daño mecánico en frutas y hortalizas;
• analizar los factores que afectan el grado de daño mecánico;
• dilucidar los patrones de variación del deterioro de la calidad bajo daño mecánico; e
• ilustrar el mecanismo del daño mecánico que promueve la descomposición microbiana.

Este artículo puede proporcionar una guía para la evaluación cuantitativa del daño mecánico según los parámetros fisicoquímicos y el crecimiento de microorganismos. Las frutas y hortalizas mínimamente procesadas (IV gama) no se incluyen en esta revisión porque el daño mecánico en estos productos no es un subproducto accidental de la cadena de suministro, sino una etapa inherente e intencional del procesamiento.

Sin embargo, los mecanismos fundamentales de daño mecánico que se detallan aquí proporcionan la base fisiológica esencial para el deterioro más rápido observado en los productos recién cortados.

Por lo tanto, los mecanismos de daño mecánico que comprometen la conservabilidad que se analizan aquí, en particular los relacionados con el deterioro de la calidad y la descomposición microbiana, pueden ofrecer información valiosa y posibles aplicaciones prácticas para investigadores y tecnólogos de la industria de productos recién cortados.

Índice

2. Tipos de daño mecánico por estrés
2.1. Impacto
2.2. Compresión
2.3. Perforación
2.4. Vibración
2.5. Fricción

3. Tipos de daño mecánico por fenotipo
3.1. Magulladura
3.2. Colapso, perforación, agrietamiento y rotura visibles

4. ¿Cómo influyen los factores externos e internos en el daño mecánico de las frutas y hortalizas poscosecha?
4.1. Factores externos
4.2. Factores internos

5. ¿Cómo contribuye el daño mecánico al deterioro de la calidad de las frutas y hortalizas poscosecha?
5.1. Aceleración de la migración de agua
5.2. Aceleración del ablandamiento de la textura
5.3. Aceleración de la decoloración
5.4. Aceleración de la pérdida de nutrientes
5.5. Aceleración del cambio de sabor
5.6. Aceleración del envejecimiento

6. ¿Cómo afecta el daño mecánico a la descomposición microbiana de las frutas y hortalizas poscosecha?
6.1. Daños mecánicos que promueven la descomposición microbiana
6.2. Mecanismos de daño mecánico que promueven la infección por patógenos
6.2.1. Establecimiento de canales físicos y provisión de un microambiente favorable para los patógenos
6.2.2. Aumento de la susceptibilidad a los patógenos
6.2.3. Supresión de la respuesta inmunitaria de las plantas

7. Orientaciones futuras: guía para el desarrollo de métodos de conservación

Comprender cómo acelera el daño mecánico el deterioro de la calidad y la infección por patógenos revela puntos críticos de intervención para las tecnologías de conservación. La gestión poscosecha futura debe desarrollar estrategias integradas, específicas y adaptativas que se apliquen a lo largo de toda la cadena de manipulación.

7.1. Monitoreo preciso de daños y sistema de alerta temprana

La investigación futura debe centrarse en la integración de tecnologías avanzadas de detección no destructiva para la identificación y clasificación temprana de daños, como la imagen multiespectral, la imagen hiperespectral y la tomografía de coherencia óptica (*).

Los algoritmos de reconocimiento de imágenes basados ​​en IA pueden detectar y cuantificar automáticamente los daños, mientras que la tecnología del Internet de las Cosas (IoT) permite la monitorización en tiempo real a lo largo de toda la cadena de suministro.

El desarrollo de modelos de alerta temprana que monitoreen los cambios metabólicos puede predecir la progresión de los daños y crear un marco de intervención crucial.

7.2. Tecnología de conservación multidimensional

La conservación de frutas y hortalizas debe seguir un enfoque gradual de "Tratamiento a demanda". La intensidad de la conservación debe corresponderse con la gravedad del daño:

• los productos intactos solo requieren un tratamiento básico (p. ej., almacenamiento en frío),
• los productos con daños mínimos requieren un cuidado mejorado (p. ej., microorganismos antagonistas),
• mientras que los productos con daños graves requieren intervenciones intensivas (p. ej., elicitores de defensa vegetal).

Dado que ningún método por sí solo contrarresta todos los mecanismos de deterioro inducidos por el daño, las estrategias más eficaces implicarán la "sinergia multiobjetivo": terapias combinatorias que actúan de forma aditiva o sinérgica en múltiples vías fisiológicas.

Una combinación prometedora incluye

• métodos físicos (p. ej., estrés por frío leve controlado, atmósfera controlada),
• métodos químicos (p. ej., calcio, inhibidores de etileno) y
• agentes biológicos (p. ej., microorganismos antagonistas, bacteriocinas).

7.3. Embalaje biónico y materiales de amortiguación inteligentes

El embalaje biónico (**) y los materiales de amortiguación inteligentes ofrecen una protección innovadora.

Inspirados en las estructuras de las paredes celulares vegetales, se pueden desarrollar materiales biomiméticos con memoria de forma y propiedades de autocuración para adaptarse a condiciones de estrés variables durante el transporte. 

El diseño de estructuras de amortiguación anisotrópicas (***), basadas en las propiedades mecánicas específicas del producto, proporciona una protección óptima y direccional. 

Los envases inteligentes integrados con sensores pueden monitorizar las tensiones mecánicas en tiempo real y emitir advertencias visuales cuando el daño se acerca a umbrales críticos.

7.4. Logística inteligente y optimización dinámica

Los sistemas de logística inteligente y optimización dinámica pueden reducir significativamente los daños poscosecha.

Mediante el uso de big data y aprendizaje automático, los sistemas logísticos adaptativos pueden optimizar las rutas y los modos de transporte en tiempo real, minimizando la manipulación innecesaria.

Los sistemas de almacenamiento dinámico deben ajustar automáticamente la presión de apilamiento y los parámetros ambientales en función del estado fisiológico del producto y su sensibilidad al daño.

El establecimiento de modelos de trazabilidad de la calidad que integren el historial de manipulación y las respuestas fisiológicas permite una predicción precisa de la vida útil, lo que facilita la fijación de precios basados ​​en la calidad.

Estos enfoques sistemáticos pueden reducir las pérdidas económicas derivadas de daños mecánicos.

8. Conclusiones y perspectivas

Las lesiones mecánicas se producen cuando el estrés supera el umbral de tolerancia del tejido durante la cadena de suministro de frutas y verduras. Los tipos de daño mecánico por estrés incluyen impacto, compresión, vibración, punción y fricción. Tanto los daños visibles como los invisibles, como magulladuras, colapsos, perforaciones, grietas o roturas, reducen la capacidad de conservación de las frutas y verduras. Esta menor capacidad de conservación se debe al deterioro de la calidad y a la pudrición microbiana.

Los cambios fisicoquímicos clave del deterioro de la calidad incluyen pérdida de agua, ablandamiento de la textura, decoloración, pérdida de nutrientes, alteración del sabor y senescencia. Con defensas debilitadas, los patógenos pueden invadir y crecer en los tejidos vegetales, provocando una mayor descomposición. El nivel de lesión mecánica está estrechamente relacionado con los parámetros fisicoquímicos y microbianos. Por lo tanto, estos parámetros se utilizan para desarrollar técnicas de conservación.

Sin embargo, las diferentes frutas y hortalizas presentan diversos parámetros fisicoquímicos y microbianos. Se necesitan estudios más sistemáticos sobre estos parámetros en la cadena de suministro después de una lesión mecánica, incluyendo el metaboloma, el transcriptoma y el microbioma.

La colaboración entre investigadores en ingeniería mecánica, ciencias de la alimentación, fitología y microbiología es esencial para recopilar datos exhaustivos sobre lesiones mecánicas y sus efectos en los parámetros fisicoquímicos y microbianos de frutas y verduras. Estos datos a gran escala ayudarán a tomar decisiones para minimizar las pérdidas en la cadena de suministro mediante inteligencia artificial (IA).

(*) Las imágenes hiperespectrales capturan cientos de bandas estrechas y contiguas (alta resolución espectral) para identificar materiales con precisión, mientras que las multiespectrales usan pocas bandas anchas y discontinuas (baja resolución espectral) para análisis rápidos. Las hiperespectrales ofrecen mayor detalle espectral, pero menor resolución espacial que las multiespectrales. 

La tomografía de coherencia óptica (OCT) es una técnica de imagen no invasiva, rápida e indolora que utiliza luz infrarroja para obtener cortes transversales de alta resolución (a nivel celular) 

(**) El embalaje biónico (o empaque biónico) es una tendencia en el diseño de empaques que se inspira en las soluciones de la naturaleza para proteger, conservar y transportar productos.

(***) Anisotrópico se refiere a materiales o propiedades físicas (conductividad, elasticidad, resistencia) que varían según la dirección en la que se miden. A diferencia de los materiales isótropos, presentan comportamientos distintos dependiendo de la orientación. Es común en cristales, madera, metales laminados y compuestos reforzados. 

En lugar de depender exclusivamente de materiales sintéticos tradicionales, el diseño biónico observa cómo las plantas y los animales han evolucionado durante millones de años para resolver problemas de estructura y resistencia.

La figura principal es la Fig. 5 del artículo original, que muestra los mecanismos de daño mecánico que promueven la infección por patógenos.

Fuente

How does mechanical damage affect the preservability of postharvest fruits and vegetables?
Fanyi Liu, Ming Hai, Baitong Mei, Lanhua Yi, Shouyong Xie
LWT, Volume 237, 1 December 2025, 118781
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643825014665
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2025.118781