Investigación de la Universidad de Murcia

La entrada en vigor el próximo 22 de julio del nuevo Reglamento sobre Bioestimulantes Agrícolas (UE 1009/2019) va a implicar el uso casi exclusivo de productos naturales provenientes de extractos y/o microorganismos con propiedades funcionales demostrables. Se presenta una aplicación postcosecha en brócoli que ha obtenido una mejora en vida útil y calidad del producto.

Las plantas de la familia Brassicaceae son de gran interés para el consumo humano debido a su amplia variedad y cualidades nutricionales. De las más de 4.000 especies que componen esta familia, se cultivan ampliamente alrededor de un centenar de variedades de 6-8 géneros. Estas plantas tienen una amplia gama de aplicaciones, tanto para el consumo humano (verduras, aceites de semillas y condimentos), como para el ganado (forraje), y otros. Entre las verduras destacan por su alto consumo brócoli, coliflor, col, col rizada, nabo y rábano, todas ellas procedentes de cultivares de Brassica rapa y Brassica oleracea, que presentan multitud de variedades y/o subespecies que aportan una enorme riqueza culinaria en las diferentes regiones donde se cultivan. Brassica napus L. variedad oleracea es mundialmente cultivada para obtener el aceite de colza. También tres tipos de mostaza: amarilla (Sinapsis alba), negra (Brassica nigra) y marrón o india (Brassica juncea) son muy cultivadas y apreciadas en gastronomía.

Sin entrar en cifras de producción, exportación y consumo, el brócoli es el producto de las Brassicaceae más ampliamente producido por España, y más concretamente por la Región de Murcia.

Brocoli-PhytomelAgro

Uno de los aspectos más interesantes de estas plantas es su alto contenido en glucosinolatos, un grupo de metabolitos secundarios que contienen glucosa, N- y S- en su estructura química (β-tioglucósido-N-hidroxisulfatos). Se han identificado más de 120 compuestos de este tipo, que pueden clasificarse como glucosinolatos alifáticos (originados de metionina, valina, leucina o isoleucina), glucosinolatos indólicos (originarios de triptófano) y glucosinolatos aromáticos (de fenilalanina o tirosina). Estos metabolitos secundarios son relevantes en el sistema de defensa de las plantas debido a sus propiedades fungicidas, bactericidas, nematicidas y alelopáticas (Selmar, 2010). Asimismo, se ha descrito una potente actividad quimio-protectora del cáncer y/o anti-oncogénica debida a los glucosinolatos e isotiocianatos (sus productos de hidrólisis), promoviendo el cultivo y consumo humano de las especies vegetales ricas en glucosinolatos y definiendo a sus productos como alimentos saludables (Mandrich & Caputo, 2020).

Son varias las actuaciones a aplicar para conseguir una mayor vida útil del brócoli, preservando sus excelentes cualidades nutricionales debidas a su alto contenido en varias vitaminas, destacando pro-vitamina A, B3 y C, y otras sustancias como luteína, quercetina, ácido fólico y fibra. El recubrimiento en film plástico, el envasado en bandeja o su distribución a granel son presentaciones que todas ellas deben de pasar por una adecuada cadena de frío. En algunos casos se han utilizado absorbentes de etileno y atmósferas modificadas con resultados aceptables. La utilización de vapores de alcoholes también se ha planteado como alternativa. Se han utilizado conservantes artificiales, con pobres resultados. Últimamente, la utilización de compuestos naturales es una estrategia idónea dadas las restricciones reglamentarias de la UE. El uso de fitorreguladores como citoquininas, jasmonatos, poliaminas y otros han tenido resultados muy relativos. En algunos casos se han utilizado conservantes naturales como por ejemplo aceites esenciales, que debido a su actividad como antimicrobianos pueden tener algún efecto beneficioso si el control térmico no es riguroso. No obstante, los aceites esenciales tienen la contraprestación de aportar olores y sabores no deseados al producto fresco. Además, en la mayoría de los casos hay que tener en cuenta el balance costes-beneficios, ya que en la mayoría de los casos los tratamientos suelen ser caros.

Hoy en día, el producto se suele transportar refrigerado en cajas de poliespán conteniendo las cabezas de brócoli con hielo; todo ello para asegurar una temperatura lo más próxima a 4°C, donde el brócoli suele mantener sus cualidades organolépticas. El transporte refrigerado desde España al resto de Europa suele hacerse en días, consiguiendo buenos resultados ya que el producto puede llegar a tener vida comercial óptima de alrededor de 25 días. Otros estudios han sugerido que durante el transporte las condiciones de oscuridad total no favorecen su conservación, sugiriendo que pequeños tratamientos lumínicos pueden alargar la vida media del producto y mejorar sus cualidades visuales y organolépticas. En otros casos se ha demostrado que las vibraciones debidas al transporte son causa importante de deterioro y disminución de la calidad y de su vida útil.

Recientemente se han demostrado las cualidades beneficiosas de la melatonina, una nueva fitohormona (Arnao & Hernández-Ruiz, 2019a, 2019b & 2020) con interesantes perspectivas de aplicación como agente protector de la calidad postcosecha en brócoli. Nuestros estudios preliminares en colaboraciones internacionales muestran que la melatonina puede mejorar las propiedades organolépticas del producto tanto en condiciones experimentales (temperatura 10-20°C) como en condiciones comerciales de transporte y conservación (temperatura 2-4°C), alargando la vida media y mejoran los contenidos en nutrientes de interés como glucosinolatos, vitamina C, minerales, etc.

Nuestro grupo de investigación ha desarrollado un producto natural a partir de plantas ricas en fitomelatonina llamado Phytomel-Agro (PTMA). Debido a las restricciones por la legislación UE en el uso de tratamientos con productos químicos, PTMA se presenta como un extracto natural, bioestimulador y fitoprotector para el mejoramiento en el desarrollo de las plantas y el sector postcosecha. Nuestros estudios previos han demostrado las excelentes propiedades funcionales de estos extractos ricos en fitomelatonina, inhibiendo las pérdidas de clorofilas durante la senescencia y activando el crecimiento en plantas durante su desarrollo (Hernández-Ruiz et al., 2021).

Figura 1. Efecto beneficioso de Phytomel-Agro (PTMA) sobre conservación de brócoli.

Concretamente en postcosecha de brócoli, los tratamientos con Phytomel-Agro mejoran los parámetros visuales, de textura y contenido en agua respecto al control (Figura 1). Los análisis fotométricos muestran como las cabezas de brócoli tratadas con PTMA presentan mejores parámetros, en concreto menor luminosidad y mayor ángulo de Hue, es decir, un color verdeazulado más intenso que el control debido a la preservación de los contenidos en clorofilas y carotenoides. Los datos apuntan a beneficios en la vida útil de las cabezas de brócoli de entre 5 y 8 días en los tratamientos postcosecha. Además, PTMA mejora otros parámetros nutricionales como el contenido en vitamina C y en glucosinolatos (GCS) debido a la activación metabólica (Figura 1).

Por otro lado, en tratamientos sobre semilleros de brócoli los datos muestran un incremento en producción y calidad en este cultivo, con mejor desarrollo radicular y foliar. Además, tenemos resultados positivos en otras plantas como lechuga, tomate, pimiento, melón, sandía, leguminosas (soja, lenteja, lupino, etc.) y cereales (trigo, cebada, arroz, etc.), y en frutas como albaricoque, melocotón, ciruela, fresa, cereza, plátano, uva, pera, manzana y tropicales.

Actualmente estamos en fase de pruebas en planta piloto para la producción de PTMA. Es de señalar que el 16 de julio de 2022 entra en vigor la nueva legislación sobre fertilizantes y bioestimulantes agrícolas en donde se obliga a los productores de estas sustancias a demostrar con datos científicos los efectos beneficiosos atribuidos según su categoría funcional (UE 1009/2019, del 5/junio/2019).

Conclusiones y perspectivas

La entrada en vigor este año de la nueva legislación (UE 1009/2019) sobre bioestimulantes agrícolas va a hacer necesaria la demostración de los beneficios funcionales de los bioestimulantes agrícolas. Además, esta nueva reglamentación claramente restringe el abanico de sustancias, y aboga por el uso de extractos naturales con propiedades funcionales. Nuestro producto a base de plantas ricas en fitomelatonina (PTM-Agro) presenta excelentes y verificadas propiedades beneficiosas para los cultivos. También en postcosecha muestra interesantes resultados para alargar la vida útil del brócoli manteniendo o mejorando sus propiedades organolépticas, pudiendo llegar al consumidor de forma más ventajosa.

Agradecimientos

Este artículo de divulgación ha sido financiado a través del proyecto de I+D+i del Ministerio de Ciencia e Innovación PID2020-113029RB-I00 MCIN/AEI/10.13039/501100011033. Agradecemos a la empresa SACOJE (La Hoya, Lorca, Murcia), en especial a su gerente D. Marcos Martínez y a Dña. M. Carmen García por su disposición en la aportación de las muestras de brócoli para realizar el estudio. Nuestro sincero agradecimiento a D. Cristóbal Ruiz Méndez por su amabilidad y ayuda.

Más información en: https://www.um.es/en/web/phytohormones

Referencias

Arnao, M.B. & Hernández-Ruiz, J. (2019a). Melatonin: A New Plant Hormone and/or a Plant Master Regulator? Trends in Plant Science 24, 38–48.

Arnao, M.B., & Hernández-Ruiz, J. (2019b). Melatonin as a Chemical Substance or as Phytomelatonin Rich-Extracts for Use as Plant Protector and/or Biostimulant in Accordance with EC Legislation. Agronomy 9, 570.

Arnao, M. B., & Hernández-Ruiz, J. (2020). Melatonin in Flowering, Fruit Set and Fruit Ripening. Plant Reproduction 33, 77–87.

Hernández-Ruiz, J., Cano, A., & Arnao, M. B. (2021). A phytomelatonin-rich extract obtained from selected herbs with application as plant growth regulator. Plants 10, 2143.

Mandrich, L., & Caputo, E. (2020). Brassicaceae-derived anticancer agents: Towards a green approach to beat cancer. Nutrients 12, 868.

Selmar, D. (2010). Biosynthesis of cyanogenic glycosides, glucosinolates and non-protein amino acids. In M. Wink (Ed.), Annual Plant Reviews: Biochemistry of Plant Secondary Metabolism (Vol. 2, pp. 92–181). Blackwell Pub.