Puesta al día en Atmósferas Modificada y Atmósferas Controladas

El cultivo de manzana se desarrolla en Estados Unidos en varios estados; Washington, es el que tiene más superficie, distribuidas en los valles del río Yakima (es la mayor y cuenta con suelos volcánicos); el valle del Wenatchee le sigue. Es un afluente por la margen derecha del río Columbia, en cuya cuenca también hay plantaciones. También están las fincas de Okanogan y las adyacentes al lago Chelan que se benefician de la influencia moderadora del lago.

Otros estados con una producción relevante de manzana son Nueva York, Michigan, Pensilvania, California y Virginia.

La producción del estado de Washington es surtida e incluye peras, cerezas dulces -el monte Rainier, que da nombre a una conocida variedad, está en su territorio-, arándanos, …
Manzanas y peras son las principales beneficiarias a nivel comercial de las atmósferas controladas y Wenatchee cuenta con una larga tradición de investigación, así como un entusiasta equipo de científicos que asumieron la organización de CAMA 2025, el congreso donde se explican los nuevos conocimientos en cuanto a la influencia de las Atmósferas Controladas o las Atmósfera Modificadas. Estas últimas, las que se producen espontáneamente en espacios confinados como los envases y de la que se benefician prácticamente todos los productos vivos. La reducción de oxígeno que produce la respiración y el aumento del anhídrido carbónico reducen la tasa metabólica y, dentro de ciertos niveles, redundan en una vida poscosecha más prolongada.

En el estado de Washington desarrollan su actividad tres instituciones dedicadas a la investigación y a la extensión:

• Washington State University, WSU
• Washington Tree Fruit Research Commission, WTFRC, al que pertenece Washington Tree Fruit Research & Extension Center
• United States Department of Agriculture / Agricultural Research Service, USDA ARS.

Integrantes de todas ellas participaron en la organización del Congreso. La convocante (“Convener”), fue Carolina A. Torres, del Departamento de de Horticultura, Tree Fruit Research & Extension Center, de WSU. El comité organizador estuvo formado por David Rudell, USDA-ARS; Rene Mogollon, WSU, e Ines Hanrahan, WTFRC.

Comenzando por la izquierda, Melissa Garcia, Raesibe Kgaphola, Oscar Corral, Manoela Mendoza y Tory Schmidt, todos ellos de WTFRC

En sus palabras de bienvenida Carolina Torres explicó que en 1969 se creó la Washington Tree Fruit Research Commission, WTFRC, https://treefruitresearch.org, que invierte claramente en investigación, lo que les ha permitido contar no solo con investigadores locales sino también con los de otros países, entre ellos, la propia convocante del Congreso, de origen chileno y que desarrolla su carrera profesional en ambos países, o René Mogollón, de origen colombiano. Lo consideran “un estado único por las posibilidades que dan a los investigadores”.

La Universidad del Estado de Washington, WSU, es una institución pública que recibe fondos federales desde 1862. Cuenta con 6 campus y oficinas de extensión en 39 condados.
Washington Tree Fruit Research & Extension Center fue creado en 1937 y cuenta con 160 ha donde también se albergan las intalaciones de USDA ARS, así como parcelas, invernaderos e instalaciones de investigación.

La historia de la manzana en el estado cuenta con una “fiebre de la manzana” en 1904 cuyo efecto fue que entre 1910 y 1920 se multiplicara por 5 la superficie debido a que riego y transporte lo hicieron posible. En 1906 empiezan a exportar desde Seattle a todo el mundo. Las Atmósferas Controladas (AC) llegaron a USA desde el Reino Unido en 1929 y en 1930 empezaron a usarse en pera y manzana y en 1950, cuando se pudieron crear cámaras con un buen nivel de estanqueidad, experimentó un nuevo impulso. En 1960 la adopción ya era amplia y el poder conservar la manzana todo el año provocó una segunda “fiebre de la manzana”. Actualmente el estado de Washington tiene la mayor capacidad de conservación en AC de todo el mundo.

La ISHS promueve la divulgación del conocimiento hortícola desde 1864

El Congreso se realiza bajo la égida de la ISHS; Sociedad Internacional de Ciencias Hortícolas, una institución que nació en 1864 y se constituyó formalmente en 1959, con miembros en 150 países entre los cuales se organizan un promedio de 35 encuentros dedicados a temas de los 14 Grupos en que se organizan los miembros. Giancarlo Colelli, presidente del Grupo Poscosecha de la ISHS invitó a la participación en el próximo Congreso Internacional que tendrá lugar el año próximo, en Japón, del 23 al 28 de agosto, y que contará con unos 20 simposios paralelos. El siguiente será en 2030, en Milán.

De izquierda a derecha, Giancarlo Colelli, Satat Amankona, Daniela Ramos y Carolina Torres

Desde hace unos años en los eventos se institucionalizó un simpático acto de entrega de premios a jóvenes investigadores, reconociendo la mejor presentación oral y póster, el "Young Mind Award". Daniela Ramos, fue la galardonada en esta ocasión como mejor presentación oral "Dynamic controlled atmosphere - chlorophyl fluorescence (DCA-CF) and controlled atmosphere (CA) in long-term storage of ´Cripps´Pink´apples with special reference to internal browning". El premiado por el mejor póster fue Satat Amankona "The impact of DCA Storage on Fruit Quality: A comparison between ´Gala´ and 'Honeycrisp'".

Patrocinadores

El patrocinador principal del evento fue Isolcell y también fueron patrocinadores presentes con un stand y/o charlas Paclife, Agrofesh, Felix Instruments, SCS, Optifluyx Washington Tree Fruit Research Commission. El último día del Congreso estuvo dedicado a los aspectos más prácticos y estaba abierto a los productores y las empresa patrocinadoras explicaron sus productos a través de sendas conferencias.

Pinceladas

El bajo coste de la energía en Estados Unidos y las diferencias en cuanto al registro de productos (imposibilidad de usar DPA, difenilamina, y el registro anticipado del 1-MCP en usa para poscosecha y para campo), dan como resultado diferencias en la intensificación del uso de la tecnología.

Laia Torregrosa, Ilerfred, expuso la importancia de un preciso control de la humedad para evitar pérdidas de peso durante el almacenamiento, unido a un manejo eficiente de la energía.

Entre los diferentes aspectos considerados a través de los trabajos presentados está la importancia de conocer el comportamiento poscosecha de las nuevas variedades, las diferencias en el uso de tecnologías poscosecha dadas por las diferencias en los productos utilizables, como es la prohibición de la difenilamina, que ha incentivado el uso de atmósferas controladas dinámica en Europa.

Uno de los estudios presentados por Randolph M. Beaudry, Michigan State University, Department of Horticulture, demuestra que los metales presentes en las cámara AC degradan el 1-MCP; el cobre es el que más influye y también hay interacciones de los metales con el etileno. Temperatura y velocidad de los ventiladores influyen.

Jeffrey K. Brecht, Horticultural Sciences Dept., University of Florida, y su equipo trabajan para poder ofrecer mango cosechados más maduros al mercado Tanto el CA como el MAP ralentizaron la maduración en términos de ablandamiento, cambios de color externos e internos, y cambios en los sólidos solubles y la acidez titulable. El barrido (scrubbing)  redujo el etileno en el MAP en un 85% e inhibió aún más el ablandamiento. La evaluación sensorial confirmó que la fruta tratada con MAP estaba menos madura que la del grupo control.

El cultivo de espárragos es importante en Michigan; Philip Engelgau, Dept of Horticulture, East Lansing Michigan estudia la aplicación de CA para extender la estación y demuestran que con almacenamiento se logra un 2.1% más de precio y con unas hipotéticas 3 semanas de almacenamiento, un 9% más de precio.

Frutas bajo AC y ACD

Los temas elegidos para las cinco conferencias magistrales fueron la reacción de las frutas a las atmósferas controladas, las posibilidades que brindan la sensorización y la elaboración de modelos, atmósferas para almacenar arándanos, un fruto “de moda” por sus propiedades nutricionales y, sobre todo, fácil consumo. El estado actual de las DCA, Atmósferas Controladas Dinámicas, y su futuro fue objeto de otra de las conferencias magistrales, y en la última se analizó el uso de la energía en almacenamiento prolongado.

¿Cuánto gas difunden los tejidos de las frutas?

Cuando, durante el almacenamiento en atmósfera controlada de fruta de pepita, la concentración de O₂ es demasiado baja o la de CO₂ es demasiado alta, pueden desarrollarse trastornos de pardeamiento. Esto se debe a la resistencia a la difusión del tejido del fruto, que restringe el transporte de O₂ y, por lo tanto, provoca la interrupción del metabolismo respiratorio y la sobrerregulación de la fermentación. El bajo rendimiento energético de la vía fermentativa provoca una crisis energética, y procesos esenciales de mantenimiento, como la reparación de la membrana celular, dejan de ser posibles. Finalmente, las células mueren y los sustratos fenólicos se oxidan a manchas marrones que se convierten en cavidades. 

En la conferencia inaugural de CAMA 2025, “Holding their breath: how innovative controlled atmosphere storage technologies keep pome fruit pristine (or not)” Bart Nicolai, KU Leuven, BIOSYST-MeBioS, presentó los resultados de las últimas investigaciones de su grupo sobre el transporte de gases en fruta de pepita y su relevancia para los trastornos de pardeamiento. 

Bart Nicolai, KU Leuven, BIOSYST-MeBioS

El espacio aéreo interno es la principal vía de transporte de gases y puede representar hasta el 30 % del volumen del fruto. Este espacio se crea por la ruptura de las células debido a tensiones mecánicas durante la expansión celular o por eventos de muerte celular programada (PCD), probablemente debido a condiciones hipóxicas en el desarrollo temprano del fruto. 

Si el suministro de O₂ durante el almacenamiento en atmósfera controlada (AC) es insuficiente para mantener la respiración aeróbica, pueden presentarse condiciones hipóxicas similares a las del desarrollo del fruto en el árbol, lo que provoca que el metabolismo cambie a la fermentación en un intento desesperado por mantener el suministro de energía. 

Estudios recientes de expresión de ARN y evaluaciones microscópicas respaldan la hipótesis de que eventos de PCD similares a los que causan la formación de poros durante el crecimiento temprano del fruto se producen durante condiciones hipóxicas prolongadas, lo que eventualmente causa trastornos de pardeamiento tisular y formación de cavidades. 
Este grupo de investigación desarrolló nuevos métodos para medir de forma no invasiva las propiedades de transporte de gases en fruta de pepita. Han demostrado la diferente capacidad de transmitir gases en pera y manzana, entre variedades, y entre frutos de diferente tamaño.

Las conclusiones expuestas por Bart Nicolai son:

• Durante el almacenamiento en AC pueden desarrollarse gradientes de O2 y de CO2 y zonas con hipoxia.
• La hipoxia induce el pardeamiento y la formación de cavidades.
• El espacio interior para los gases facilita su transporte.
• Las manzanas tienen sensores de oxígeno.
• Los poros se desarrollan durante el crecimiento  debido a la descomposición de las paredes celulares o a muerte programada de células (PCD) en respuesta a las señales de hipoxia.
• El pardeamiento y la formación de cavidades pueden ser debidas a PCD.
• La medición de la porosidad puede indicar la susceptibilidad de un lote a experimentar pardeamiento.

Sensores y modelización

Los sensores, cada vez más miniaturizados y sensibles, suministran datos que hacen posible la agricultura y poscosecha de precisión. La optimización del envasado y almacenamiento de productos frescos es clave para reducir las pérdidas poscosecha, mantener la calidad y mejorar la eficiencia energética. 

Pramod Mahajan, Leibniz Institute Agricultural Engineering, and Bioeconomy ATB

La charla magistral “Sensors and Modelling Applied To Fresh Produce Packaging and Storage”, a cargo de Pramod Mahajan, Leibniz Institute Agricultural Engineering, and Bioeconomy ATB, explicó los desarrollos recientes de su grupo de investigación, combinando tecnologías de sensores, modelado predictivo y estrategias de control para optimizar la gestión poscosecha. 
Desarrollaron un conjunto de sensores que miden gases, flujo de aire, condensación y flujo de calor, especialmente en el almacenamiento de manzanas, para recopilar datos en tiempo real sobre las condiciones microclimáticas y las respuestas fisiológicas.

Estos sensores permiten monitorizar variables críticas como la tasa de respiración, los eventos de condensación y el intercambio de calor en escenarios de fluctuación de temperatura. 

A partir de estos datos, se desarrollaron modelos matemáticos para simular el intercambio de gases, la transpiración, el riesgo de condensación y la acumulación de etileno en la fruta envasada, lo que respalda el diseño de envases en atmósfera modificada en equilibrio. 

Otros desarrollos incluyen un modelo de difusión de etileno para la colocación óptima de los captadores y un sistema predictivo basado en IoT para la condensación y la pérdida de masa. 

También se implementó un sistema de microcontrolador basado en modelos para regular dinámicamente los niveles de O₂ y CO₂ en el almacenamiento mediante componentes de hardware sencillos. 

El ponente explica que, en conjunto, estos avances sientan las bases para sistemas de almacenamiento inteligentes basados ​​en datos, capaces de responder a las fluctuaciones ambientales y los procesos fisiológicos en tiempo real. 

Uno de los trabajos realizados por este grupo fue controlar la concentración de gases en envases con atmósfera modificada. La concentración de gases depende de la temperatura, algo típicamente fluctuante en la distribución. Según la temperatura, ponen en marcha mecanismos que inyectan oxígeno o anhídrido carbónico. 

Otro línea de trabajo es predecir la condensación en Atmósfera Controlada, e, indirectamente, la pérdida de peso de las manzanas almacenadas; aún son trabajos de laboratorios, pero la idea es que sean la base para el accionamiento automático de ventiladores y enfriadores de las cámaras.

El enfoque integrado ofrece una vía hacia soluciones poscosecha escalables y asistidas por sensores que mejoran la vida útil y reducen el desperdicio en toda la cadena de suministro.

El manejo de gases como herramienta para prolongar la vida poscosecha de los pequeños frutos rojos

Para los arándanos, las fresas, las moras, las cerezas y las frambuesas suele utilizarse atmósferas controladas (AC) durante el transporte o envasado con atmósferas modificadas (MAP) y, en algunos casos, almacenamiento AC de corto plazo.

A diferencia de las frutas con características climatéricas más evidentes, como la manzana y la pera, el almacenamiento con bajo contenido de oxígeno no afecta el proceso de maduración ni se ha demostrado que aporte beneficios significativos al almacenamiento, por lo que no es el objetivo principal de la modificación atmosférica. Sin embargo, la pérdida de calidad en los cultivos de bayas, a diferencia de la manzana y la pera, se ve considerablemente afectada por podredumbres.

Randolph M. Beaudry, Michigan State University, Department of Horticulture

La conferencia magistral de Randolph Beaudry, “Target atmospheres for the storage of berry fruit: What should we expect in terms of decay control and physiological impacts”, analizó la utilidad de utilizar gases en el almacenamiento de arándanos, fresa, ciruela, etc. y los efectos a tener en cuenta.
Los niveles elevados de CO2 suprimen de forma fiable, pero solo parcialmente, las afecciones fúngicas. El CO2 afecta a la fisiología de la fruta, además del hongo, y se ha demostrado que la tolerancia al CO2 varía entre los cultivares. 

En el arándano, el síntoma más común de daño relacionado con el CO2 es la filtración de pigmentos de la piel a la pulpa y, en casos extremos, el oscurecimiento de la pulpa a medida que las células mueren y la fruta se ablanda. Las fresas también sufren decoloración y cambios en los compuestos relacionados con el sabor provocados por el CO2. Por lo tanto, la modificación atmosférica con CO2 debe equilibrar los impactos negativos deseados sobre los hongos y los impactos no deseados sobre la fruta. 

Otros gases, además del CO2, también mejoran la conservación de las bayas o son prometedores para controlar las plagas de insectos en el entorno poscosecha. El dióxido de azufre, utilizado para controlar la pudrición fúngica del arándano, también puede controlar algunas plagas de insectos en condiciones específicas. De igual manera, el insecticida gaseoso fosfina tiene cierto potencial para su uso en el entorno poscosecha, siempre que esté aprobado para su uso como sustituto del bromuro de metilo. Finalmente, las bajas temperaturas pueden, por sí solas, controlar algunas plagas de insectos.

Controlar la deshidratación es importante en todas las especies y es un fenómeno al que los arándanos son especialmente sensibles al no tener capa de abscisión en el fruto. Bloquear la pérdida de agua por la zona de abscisión reduce la pérdida de agua en un 36%. Si en esta misma especie se quitan las ceras epicuticulares, la pérdida de agua aumente en un 65%. Los frutos inmaduros, con su piel menos formada, pierden más agua; una fruta con mayor madurez reduce la pérdida de agua en un 30%.

En conjunto, los estudios han demostrado que disponemos de numerosas herramientas eficaces para controlar la calidad de las bayas en el entorno poscosecha, que van más allá de la modificación de los gases respiratorios, pero cada herramienta debe aplicarse con discreción y previsión, considerando la fisiología de la fruta y los hongos, así como las limitaciones de la cadena de manipulación del producto.

Las conclusiones de Beaudry para almacenamiento de arándanos son:

• Un buen control de temperatura es la mejor opción
• El manejo de la humedad es esencial
• Las atmósferas altas en CO2 proporcionan ciertos beneficios (un 30% menos de poedreumbres) pero pueden reducir la firmeza y la calidad interna e inducir la producción de aromas y sabores indeseables
• Evitar concentraciones de oxígeno menores al 2% y de CO2 superiores al 20%
• El objetivo del CO2 es que esté entre el 10 y el 15%
• El SO2 ayuda a controlar las enfermedades fúngicas pero no controla insectos.
• La fosfina es efectiva y no causa problemas obvios pero es venenosa e ilegal.

DCA en manzana

El almacenamiento en atmósfera controlada dinámica (DCA) está siendo cada vez más adoptado por los operadores de almacenamiento de manzanas en los EE. UU., en particular por la comunidad orgánica. Christopher B. Watkins, School of Integrative Plant Science, Cornell University, Ithaca, en su conferencia “Dynamic controlled atmosphere storage of apples – A USA perspective on challenges and opportunities”, explicó que, sin embargo, la adopción de tecnologías basadas en DCA en los EE. UU. quedó rezagada con respecto a la de Europa, en parte debido a la disponibilidad anterior de 1-metilciclopropeno (1-MCP). 

Christopher B. Watkins, School of Integrative Plant Science, Cornell University

También influyen otros factores como la facilidad de uso de 1-MCP en comparación con la tecnología DCA; los beneficios de calidad posteriores al almacenamiento más persistentes de 1-MCP en comparación con DCA para los cultivares principales, especialmente aquellos como 'McIntosh' y 'Empire', que se ablandan rápidamente.

Otros aspectos que explican la menor adopción de DCA son la la disponibilidad de difenilamina y 1-MCP para el control del escaldado superficial y, para algunas partes de Estados Unidos, el menor uso de atmósferas controladas y, por tanto, el menor conocimiento y experiencia en los beneficios de los niveles ultrabajos de oxígeno (0,8-1,2 %), y sus beneficios. También hay un mayor desconocimiento sobre los aspectos económicos vinculado al uso de DCA; en muchos casos no se dispone de cámaras suficientemente estancas.

Se está produciendo, indica el ponente, un cambio rápido en el interés en el almacenamiento de DCA ha ocurrido con el cambio rápido en cultivares incluyendo 'Gala' en el cual los trastornos de pardeamiento de la pulpa son controlados en gran medida por niveles muy bajos de oxígeno como 5%, y otros como 'NY1' (Snapdragon®) y 'MAIA-1' (Evercrisp®) para los cuales 1-MCP aumenta las incidencias de pardeamiento de la pulpa. 

Al mismo tiempo, muchos cultivares como 'Honeycrisp' y su progenie mantienen características de textura después del almacenamiento que reducen las preocupaciones sobre el ablandamiento de la fruta durante la cadena de comercialización. 

El ponente profundizó en los resultados de estudio fisiológicos, sensoriales y económicos.

Reducción del uso de energía en el almacenamiento de manzana

Mientras en Estados Unidos el coste de la energía no es un problema, si lo es en Europa. Bart Nicolai, en lo que fue la última conferencia magistral “Reduction of energy use during pome fruit storage”. Esto es debido a los acontecimientos geopolíticos y al calentamiento global, que ha provocado que se batan récords de temperatura año tras año, incrementando la demanda de refrigeración poscosecha de productos hortícolas. 
La industria de la fruta de pepita, que depende del almacenamiento a baja temperatura, es particularmente sensible a estos factores, ya que el almacenamiento requiere cantidades considerables de energía. La sostenibilidad económica y ambiental del almacenamiento a largo plazo de fruta de pepita se ve cada vez más amenazada. 

Bart Nicolai enfatiza en la necesidad de investigar tecnologías de almacenamiento energéticamente eficientes y demuestra como medidas que en principio parecen reducir el consumo de energía, lo aumentan. Es el caso del almacenamiento a una temperatura superior a la convencional. El ponente también abordó el efecto de las tecnologías de almacenamiento avanzadas, como la atmósfera controlada dinámica y el 1-MCP, en el consumo de energía. Las simulaciones de dinámica de fluidos computacional permiten homogeneizar el proceso de refrigeración y, por lo tanto, ahorrar energía.

Nuevos cultivares de manzana y trastornos y retos de almacenamiento en peras

Las manzanas y las peras fueron objeto de sendos paneles de debate el último día.

El de manzana se centró en las necesidades de los diferentes cultivaers para optimizar el almacenamiento. Moderado por Ines Hanrahan, Washington Tree Fruit Research Commission, contó como panelistas con Rob Blakey, Stemilt Growers, Carolina Torres, Dave Rudell, USDA-ARS y Chris Watkins.

El panel dedicado a la pera fue moderado por Carolina Torres y los panelistas fueron Séverine Gabioud Rebeaud, Agroscope; Dirk Köpcke, Estación de Investigación Frutícola de Baja Sajonia (OVA); y Ann Schenk, Centro de Tecnología Poscosecha de Flandes.

Una de las aportaciones en el marco del coloquio posterior a la intervención de los panelistas fue, en el de pera, la de Eugene M. Kupferman, profesor emérito de WSU, quien llamó la atención sobre la necesidad de segmentar la oferta de pera para atender a los diferentes gustos de los consumidores.

Eugene M. Kufferman, Profesor Emérito de WSU, Fruit Quality Associates, Inc. aboga por una segmentación del mercado de la pera para una mayor satifacción del consumidor; bajo su codo derecho Angelo Zanella, de la Estación Experimental Laimburg, Tirol del Sur

Visita a Stemilt

La empresa Stemilt data de 1964 y es uno de lo líderes en el cultivo y acondicionamiento de Wenatchee, y fue una de las visitas realizadas durante el congreso. Es el mayor proveedor nacional de cerezas dulces y frutales orgánicos, además de un proveedor clave de manzanas, peras y frutas de hueso cultivadas en Washington.

Equipo de Unitec para trabajar pera, en Stemilt

En manzana trabajan doce variedades, entre ellas Braeburn, Cameo®, Fuji, Gala, Honeycrisp™, Golden Delicious, Granny Smith, Jonagold, PIÑATA!®, Pink Lady, Red Delicious y Rome. Piñata es una variedad exclusiva de Stemilt. Peras: 
De peras trabajan once variedades, incluyendo: Bartlett, Red Bartlett, Starkrimson, d'Anjou, Red d'Anjou, Bosc, peras asiáticas, Comice, Concorde, Taylor's Gold y Seckel.

Equipo Tomra para trabajar cereza, listo para la campaña a pocos días de iniciarse

En cereza ofrecen las variedades Dark Sweet y Rainier disponibles desde principios de mayo desde California hasta finales de agosto en Washington.

También trabajan fruta de verano, incluyendo: melocotones, nectarinas, albaricoques y arándanos. Todos los melocotones y nectarinas y muchos de los albaricoques de Stemilt cuentan con certificación orgánica.

Vista general de la sala, en el Centro de Convenciones de Wanatchee, donde se llevó a cabo CAMA 2025