Envases con quitosano fotosensible para preservar la calidad del kiwi

El kiwi (Actinidia deliciosa familia Actinidiaceae) es una fruta que se caracteriza por su sabor característico y su rico perfil nutricional, con abundantes vitaminas, minerales, aminoácidos, fibra dietética y otros compuestos bioactivos.

Como fruta climatérica, el kiwi sufre un rápido ablandamiento posmaduración. Su piel fina y pulpa jugosa, lo hacen muy susceptible a la descomposición poscosecha, lo que resulta en una vida útil corta durante el almacenamiento, limitando el procesamiento y la comercialización.

Actualmente se están desarrollando técnicas de conservación poscosecha ecológicas y eficientes para prolongar la vida útil del kiwi. 

Metabolismo lipídico de las membranas plasmáticas, un factor importante en el deterioro poscosecha

Más importante aún, es dilucidar los mecanismos subyacentes al envejecimiento y el deterioro poscosecha, que proporcionará una base científica para mitigar la pérdida de la calidad de esta fruta.

Un número creciente de estudios ha resaltado la estrecha relación entre el deterioro de la calidad poscosecha de frutas y hortalizas y el metabolismo lipídico de las membranas plasmáticas.

La composición de los lípidos de las membranas plasmáticas desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la integridad y de la estabilidad funcional celular, siendo los fosfolípidos los componentes dominantes. 

Durante la senescencia y la maduración poscosecha, la tasa de acumulación de especies reactivas de oxígeno aumenta y la actividad de las enzimas degradadoras de fosfolípidos, como la lipoxigenasa, la fosfolipasa D, la fosfolipasa C y la fosfolipasa A2, seincrementa. Esto provoca la hidrólisis de los fosfolípidos de membrana como el ácido fosfatídico y sus derivados.  

Este proceso provoca aumento de la permeabilidad celular, acelerando el deterioro de frutas y verduras. Retrasar la oxidación de los lípidos de las membranas es esencial para mantener su calidad.

Estrategias para mitigar el deterioro 

Diversas estrategias, como la aplicación de ácido salicílico, de metil jasmonato, de melatonina y de 1-metilciclopropeno, han demostrado prolongar eficazmente la vida útil del kiwi al inhibir la acumulación de malondialdehído, un producto de la peroxidación lipídica e indicador de estrés oxidativo. 

La fotoactivación asociada al quitosano* se ha mostrado prometedora para la inactivación de microorganismos deterioradores. 

Recientemente se han producidos compuestos sensibles a la luz visible de nitruro de carbono grafítico y quitosano con alta reactividad y procesabilidad, que pueden controlar biopelículas patógenas para amplias aplicaciones ambientales, como alimentarias, biomédicas y de construcción. 

Se han demostrado la inhibición y erradicación de Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas aeruginosa PAO1 y Escherichia coli O157: H7 bajo la acción de compuestos fotoactivos sometidos a irradiación de luz visible. 

Envases fotosensibles

Los sistemas de envasado fotosensibles se están tornando populares en la conservación de alimentos debido a su controlabilidad y sostenibilidad, y presentan ventajas adicionales sobre los envases convencionales. 

La investigación sobre un nuevo tipo de películas para envasado de alimentos con capacidad de fotoactivación, de bajo costo, y con actividad antimicrobiana sostenida, es de gran interés científico y tecnológico con gran potencial de industrialización. 

Estudios con quitosano

El quitosano no es un colorante ni un pigmento, y no absorbe la luz visible con intensidad suficiente. Por sí solo, el quitosano no es sensible a la luz visible; es un biopolímero y su sensibilidad y capacidad de interactuar con la luz visible, depende de modificaciones con otras sustancias como la incorporación de partículas nanohíbridas de ácido politánico y TiO2, de hidroxiquinonas o de pigmentos.

Efectos antibacterianos y mejora de las propiedades mecánicas

En una investigación actual, se preparó una película bionanocompuesta de quitosano/nitruro de carbono grafítico. La eficiencia antibacteriana de esta película alcanzó el 99,8 ± 0,26 % de inhibición de Escherichia coli y el 99,9 ± 0,04 % de Staphylococcus aureus mediante autoactivación bajo luz visible. 

El nitruro de carbono grafítico es de bajo costo y también puede mejorar las propiedades mecánicas, térmicas e hidrofóbicas de las películas de quitosano puro. 

Efectos en el metabolismo lipídico de las membranas celulares

También, científicos en estudios actuales, utilizaron un enfoque multiómico para investigar cómo las películas activas compuestas de quitosano sensibles a la luz visible regulan el metabolismo lipídico de las membranas celulares para retrasar el deterioro de la calidad del kiwi. 

Se comprobó que, en comparación con el envasado tradicional de polietileno, el envasado de quitosano sensible a la luz visible preserva eficazmente la calidad sensorial, la textura y las características nutricionales de las frutas, reduciendo la acumulación de malondialdehído y la tasa de fuga de electrolitos.

Además, la película quitosano fotosensible atenúa la hidrólisis de fosfolípidos y preserva la integridad de las membranas plasmáticas manteniendo significativamente las funciones celulares.

Los estudios metabolómicos y transcriptómicos del kiwi destacan el papel crucial del metabolismo de los fosfolípidos de membranas plasmáticas en la influencia de su calidad. 

Películas de quitosano fotosensible, una herramienta potencial

Esta investigación contribuye a la comprensión de los efectos del metabolismo lipídico de la membrana en el deterioro de la calidad del kiwi y también revela el gran potencial de películas de quitosano fotosensible para mantener la actividad antimicrobiana sostenible preservando la calidad poscosecha de la fruta.

* El quitosano es una fibra natural, un polisacárido catiónico, que se deriva de la quitina, un compuesto presente en el exoesqueleto de crustáceos como camarones (gambas), cangrejos y langostas. Es producido a través de la desacetilación de la quitina, un polisacárido que se encuentra en el exoesqueleto de los crustáceos, mediante un proceso de alcalinización a altas temperaturas.

Fuentes

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Visible light-responsive chitosan-based active packaging delays kiwifruit quality deterioration by regulating membrane lipid metabolism
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Ding, K.;  Xie , Y.;  Xu , H.;  Xu , S.;   Ge , S.;  Li ,H.;  Chang , X.;  Chen, J.;   Wang, R.;   Shan , Y.;  Ding, S.  (2024).
Visible light-responsive TiO2-based hybrid nanofiller reinforced multifunctional chitosan film for effective fruit preservation
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Shen , H.;  Durkin , D. P.;  Aiello , A.;  Diba , T.;  Lafleur , J.;   Zara , J. M.;   Shen, Y.;  Shuai, D.  (2021).
Photocatalytic graphitic carbon nitride-chitosan composites for pathogenic biofilm control under visible light irradiation
J Hazard Mater, 408:124890.

Imagen
https://www.tuasaude.com/emagrecer-com-kiwi/  Acceso el 24/05/2025.