Residuos agroalimentarios como fuente de compuestos bioactivos

Las enfermedades fúngicas poscosecha de frutas frescas causan pérdidas económicas significativas, mientras que la dependencia de fungicidas sintéticos convencionales para su control plantea importantes preocupaciones ambientales y de seguridad.

Asimismo, la creciente preocupación por la acumulación de residuos y subproductos industriales agroalimentarios impulsa cada vez más la búsqueda de nuevas estrategias para su valorización, impulsando así la bioeconomía circular y aumentando la sostenibilidad.

Esta revisión examina el potencial antifúngico de extractos obtenidos a partir de subproductos agroalimentarios infrautilizados y sus principales compuestos bioactivos, como fenólicos, terpenos, alcaloides y glucosinolatos.

Se describen los parámetros clave de optimización para la recuperación de compuestos bioactivos mediante métodos de extracción convencionales y ecológicos.

Se ha demostrado actividad antifúngica de estos extractos contra los principales patógenos causantes de la pudrición poscosecha de la fruta, como Botrytis cinerea, Penicillium spp., Monilinia spp. y Colletotrichum spp. Si bien los estudios in vitro demuestran la inhibición del crecimiento fúngico y la germinación de esporas, las aplicaciones in vivo muestran un potencial significativo para reducir la pudrición de frutas de importancia comercial como cítricos, manzanas, fresas y uvas.

Por lo tanto, el uso de estos extractos en estrategias integradas de gestión de enfermedades poscosecha no contaminantes representa una alternativa prometedora, sostenible y respetuosa con el medio ambiente para el control de la pudrición.

Los retos pendientes incluyen la identificación de nuevas aplicaciones, la ampliación del espectro de actividad, la evaluación de posibles sinergias con otros métodos de control alternativos y el avance en la aprobación regulatoria y la ampliación para su implementación comercial.

Introducción

Aproximadamente un tercio de la producción mundial de frutas y hortalizas se pierde tras la cosecha debido a la senescencia y al manejo inadecuado. La pudrición de la fruta causada por agentes bióticos es una de las principales causas de pérdidas económicas sustanciales (Dwivedi et al., 2024).

Entre los diversos hongos patógenos que contribuyen a las pérdidas poscosecha, varios destacan por su impacto económico y su amplia gama de hospedadores.

Botrytis cinerea Pers. se presenta como una amenaza predominante, causando podredumbre gris en una amplia gama de cultivos frutales. Este hongo polífago causa pérdidas sustanciales en uvas, bayas, frutas de pepita, granadas y frutas de hueso, entre otros (Richards et al., 2021).

De igual manera, las especies de Alternaria, especialmente A. alternata (Fr.) Keissl., causantes de podredumbre negra o manchas negras en frutas de pepita y de hueso, caquis, granadas, cítricos y muchas frutas tropicales, son hongos patógenos generalistas responsables de importantes pérdidas económicas (Troncoso-Rojas y Tiznado-Hernández, 2014).

Las especies de Colletotrichum, responsables de la antracnosis, contribuyen aún más al deterioro poscosecha al afectar a una amplia variedad de frutas de climas templados, subtropicales y tropicales, como manzanas, uvas, cítricos, aguacates, mangos y plátanos (Shi et al., 2021).

Las especies de Monilinia, en particular M. fructicola (G. Winter) Honey y M. laxa (Aderh. & Ruhland) Honey, causan podredumbre parda, lo que provoca graves pérdidas en frutas de pepita y de hueso (Adaskaveg y Förster, 2022, Spadaro et al., 2020).

Estos patógenos, ampliamente distribuidos, generalmente infectan la fruta inmadura en el campo, permanecen latentes o inactivos y reanudan su desarrollo después de la cosecha, lo que representa un desafío significativo para la calidad y la comercialización de la fruta, especialmente en condiciones ambientales favorables durante el almacenamiento y el transporte.

Patógenos que infectan a través de heridas 

Además de estos patógenos latentes prominentes, otras enfermedades poscosecha son causadas por patógenos que infectan la fruta a través de heridas en la cáscara infligidas en la fruta madura cerca, durante o después de la cosecha.

Ejemplos de enfermedades importantes causadas por patógenos que infectan las heridas son los mohos verde y azul de los cítricos, causados ​​por Penicillium digitatum (Pers.: Fr.) Sacc. y Penicillium italicum Wehmer, respectivamente, y la podredumbre ácida de los cítricos, causada por Geotrichum citri-aurantii (Ferraris) E.E. Butler (Smilanick et al., 2020).

Penicillium expansum Link, agente causal del moho azul en muchas frutas de clima templado, como las de pepita y hueso, es especialmente importante debido a su producción de la micotoxina patulina, la cual presenta riesgos adicionales para la salud (Wang et al., 2021).

Rhizopus stolonifer (Ehrenb.) Vuill., causante de la podredumbre blanda en bayas, uvas, frutas de hueso y muchas frutas subtropicales y tropicales, es otro patógeno polífago y agresivo capaz de causar, en determinadas condiciones, pérdidas económicas poscosecha muy importantes (Bautista-Baños et al., 2014).

Métodos de control y desafíos

El uso de fungicidas químicos sintéticos es actualmente el principal método para controlar las enfermedades fúngicas poscosecha.

Estos fungicidas poscosecha abarcan una amplia gama de compuestos de diferente naturaleza química con distintos modos de acción. Se pueden aplicar fácilmente en plantas de empaque de productos frescos como soluciones acuosas, emulsiones de recubrimiento en sistemas de drencher o líneas de empaque, y como fumigantes para almacenes.

Este enfoque reduce eficazmente las pérdidas y el deterioro poscosecha, ofreciendo una solución conveniente y relativamente económica (Chen et al., 2021). Sin embargo, su uso en la agricultura ha suscitado preocupación por su impacto ambiental, los posibles riesgos para los organismos acuáticos y terrestres, y la aparición de cepas resistentes de hongos patógenos (Sharma et al., 2019).

La preocupación por las micotoxinas y los patógenos transmitidos por los alimentos subraya aún más la necesidad de explorar alternativas viables para controlar las enfermedades fúngicas poscosecha.

Además, las posibles restricciones en la aplicación de fungicidas precosecha podrían generar altos niveles de inóculos fúngicos que pueden producir infecciones latentes y causar pudrición después de la cosecha.

A pesar de los reveses, como el rechazo del Reglamento de Uso Sostenible (SUR) en 2022 y su posterior retirada por parte de la Comisión a principios de 2024 debido a las protestas sectoriales generalizadas, la evidencia indica que los plaguicidas químicos contribuyen significativamente a la contaminación, la pérdida de biodiversidad, el deterioro de la calidad del agua, la degradación de los suelos, la resistencia a las plagas y las enfermedades crónicas.

Por lo tanto, la necesidad de alternativas rentables sigue siendo apremiante, especialmente dadas las pérdidas económicas reportadas por los agricultores europeos debido a las plagas no controladas y la competencia desleal de regiones con diferentes estándares regulatorios.

Necesidad de alternativas seguras

En los últimos años, se ha realizado un intenso trabajo de investigación para encontrar alternativas seguras que mitiguen las pérdidas poscosecha de productos hortícolas causadas por infecciones fúngicas.

Se han explorado diversos enfoques, incluyendo compuestos químicos naturales o de baja toxicidad, como sales orgánicas e inorgánicas GRAS (generalmente reconocidas como seguras), extractos de plantas, aceites esenciales, microorganismos antagonistas utilizados como agentes de control biológico, nanotecnología y enfoques de ingeniería genética (Rahman et al., 2024, Torres-Palazzolo et al., 2024).

A pesar de estos esfuerzos, el descubrimiento de alternativas eficaces y, sobre todo, su implementación práctica han resultado ser un desafío (Chowdhury et al., 2022).

Enfoque de convertir residuos en recursos

Si bien la seguridad alimentaria mundial sigue siendo una preocupación importante, se ve agravada por la infrautilización y el descarte de subproductos y residuos de las principales industrias agroalimentarias, que también contribuyen en gran medida a la pérdida y el desperdicio de alimentos.

Por lo tanto, los esfuerzos de investigación se han centrado en la valorización eficaz de estos residuos, con énfasis en la extracción de compuestos bioactivos de interés.

Este enfoque de valorización de residuos se alinea estrechamente con el creciente interés en la sostenibilidad ambiental y la valorización de residuos, encajándose en el marco de la bioeconomía circular (Mir-Cerdà et al., 2023).

Además, la extracción de compuestos de valor añadido para su uso como antimicrobianos naturales concuerda con los objetivos de la estrategia del Pacto Verde Europeo (UE), que propuso reducir el uso de pesticidas sintéticos en la agricultura en un 50 % para 2030 (Liobikienė y Miceikienė, 2023).

Potencial de los subproductos agroalimentarios como nuevos agentes antifúngicos

A pesar del creciente número de investigaciones sobre la valorización de los subproductos agroalimentarios, su potencial como nuevos agentes antifúngicos para el control de enfermedades poscosecha en productos hortícolas frescos sigue estando muy inexplorado.

La mayoría de los estudios se han centrado en la caracterización y extracción de compuestos bioactivos para aplicaciones de alto valor en los sectores alimentario, farmacéutico y energético, mientras que su uso directo como tratamiento antifúngico natural para fruta fresca ha recibido poca atención.

Objetivos de esta revisión

Esta revisión busca ofrecer una visión general completa del aprovechamiento de extractos de subproductos agroalimentarios ricos en compuestos bioactivos como tratamientos poscosecha para mitigar la pudrición fúngica de la fruta fresca.

Para ello, la revisión examina las principales clases de compuestos bioactivos (fenólicos, terpenos, alcaloides y glucosinolatos) presentes en subproductos agroalimentarios y los parámetros clave que influyen en la eficiencia de su extracción mediante tecnologías convencionales y ecológicas.

Se presta especial atención al potencial de estos extractos para controlar enfermedades poscosecha, destacando los resultados obtenidos en ensayos in vitro contra los principales patógenos poscosecha y la evidencia observada en ensayos in vivo con importantes productos frutícolas.

Al integrar el conocimiento actual sobre optimización de la extracción, bioactividad y aplicaciones potenciales, esta revisión destaca el potencial de la valorización de los residuos agroalimentarios para desarrollar, dentro de un marco de bioeconomía circular, nuevas estrategias sostenibles y no contaminantes para reducir las pérdidas poscosecha y extender la vida útil de las frutas frescas.

Fuente

From waste to health: Valorization of agri-food by-products for the control of fresh fruit fungal postharvest decay
Ricardo Lima de Souza, María B. Pérez-Gago, Lluís Palou
https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2025.114054
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925521425006660