Alicia Marín1, Huertas María Díaz Mula1, Juan Antonio Tudela1, Macarena Moreno1, María José Jordán2 & María Isabel Gil1
1Grupo de Calidad, Seguridad y Bioactividad de Alimentos Vegetales, Departamento de
Ciencia y Tecnología de Alimentos, CEBAS-CSIC, P.O. Box 164, Espinardo, Murcia C.P.-30100, España. [email protected]
2Grupo de Cultivos Alternativos, Departamento de Recursos Naturales. IMIDA, La
Alberca, Murcia C.P.-30150, España. [email protected]
Resumen
Uno de los grandes problemas asociados con las hortalizas de hoja es su corta vida útil, la cual está limitada por la pérdida de frescura debido al desarrollo de malos aromas. El objetivo de este estudio fue la identificación y cuantificación de los compuestos volátiles potencialmente responsables de los malos aromas causados por fermentación y deterioro en lechuga fresca cortada o de IV gama. Los análisis por cromatografía de gases con detector olfatométrico (GC-O) revelaron la presencia de ocho compuestos responsables de los malos olores. Los resultados mostraron que el olor impacto de la lechuga se asocia a la presencia de las pirazinas: 2-metoxi-3-(1-metiletil)-pirazina y su homólogo 2-metoxi-3-(2-metilpropil)-pirazina. La mayor contribución a los malos olores en la lechuga deteriorada se relacionó con la detección de nuevos aldehídos volátiles procedentes de la degradación de los lípidos de membrana y a la síntesis de 1-octen-3-ol como consecuencia probablemente del deterioro del tejido vegetal y del crecimiento microbiano. Los resultados de este estudio indican que los productos de oxidación de los lípidos de membrana pueden ser biomarcadores relacionados con la pérdida de calidad en lechuga de IV gama generados como consecuencia del deterioro vegetal.
Palabras clave: Lactuca sativa L., calidad, malos aromas, GC-MS, GC-O Abstract
One of the major problems associated with leafy vegetables is their short shelf life, which is limited by the loss of freshness due to the development of off-odours. The aim of this study was the identification and quantification of volatile compounds potentially responsible for off-odours caused by fermentation and decay in fresh-cut lettuce. The analysis by gas chromatography with olfactometry detector (GC-O) revealed the presence of eight compounds responsible for off-odours. The results showed that the odour impact of lettuce was due to the presence of pyrazines such as 2-methoxy-3- (1- methylethyl) pyrazine and its homologue 2-methoxy-3- (2-methylpropyl) pyrazine. The greatest contribution to off-odours in decayed fresh-cut lettuce was due to the formation of new volatile aldehydes from degradation of membrane lipids and the synthesis of 1- octen-3-ol, probably as a result of the deterioration of plant tissue and microbial growth. The results of this study indicate that the products from the oxidation of membrane lipids may be related to quality loss of fresh-cut lettuce and they can be used as biomarkers generated during tissue decay.
Introducción
La lechuga tipo iceberg (Lactuca sativa L.) es la más empleada en ensaladas en IV Gama. Una de las principales causas de pérdida de calidad es el desarrollo de malos aromas que se produce durante la conservación, lo que conlleva un acortamiento de su vida útil (Cameron, 2003). Estudios anteriores han relacionado la producción de malos aromas en lechuga de IV Gama con factores precosecha tales como la variedad y el estado de madurez (Tudela et al., 2013) así como con factores postcosecha como consecuencia del daño producido por el corte durante el procesado (Deza-Duran y Agerlin Petersen, 2011) y la conservación en atmosferas modificadas con bajas concentraciones de O2
(Tudela et al., 2013; Deza-Duran y Aerlin-Petersen, 2014). En los tejidos vegetales, los ácidos grasos poliinsaturados se encuentran formando parte de las membranas celulares y para que éstos sean liberados es necesaria la acción de un conjunto de enzimas denominadas acil hidrolasas. Una vez liberados los ácidos grasos, pueden ser oxidados rápidamente generando así entre otras moléculas, aldehídos volátiles los cuales a pesar de presentar un bajo nivel umbral de detección olfatométrica constituyen el conjunto de volátiles más frecuente en hojas verdes (Hatanaka, 1993). La olfatometría acoplada a la cromatografía de gases (GC-O) es la técnica más adecuada para describir e identificar las fracciones aromáticamente activas entre los componentes del perfil de volátiles identificado mediante cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas (GC- MS). El objetivo de este trabajo fue el dilucidar los compuestos volátiles responsables de los malos aromas en la lechuga de IV Gama como biomarcadores de procesos fermentativos y de deterioro del tejido vegetal.
Materiales y Métodos
La lechuga iceberg fue cortada (30 mm), lavada, secada y envasada en bolsas de polipropileno de 30 µm y conservada durante 13 días en dos condiciones de temperatura y atmósfera distinta: 1) en condiciones de conservación que fomentaron la fermentación, mediante el envasado en atmósfera modificada activa con la inyección de N2 gas antes
del envasado y conservación a 4 ºC y 2) en condiciones de conservación para fomentar el deterioro mediante el envasado en atmósfera de aire y conservación a 15 ºC.
Se realizó la microextracción en fase sólida (SPME) para la extracción de los componentes volátiles en el espacio de cabeza en muestras de zumo de lechuga obtenidas en una licuadora. Las condiciones de extracción y posterior identificación, mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS), de los compuestos volátiles se llevó a cabo tal y como se describe en Tudela et al. (2013b). Los análisis olfatométricos se realizaron en un cromatógrafo de gases (Agilent 7820A), en el que el efluente de la columna se conectó en paralelo a un detector FID (Agilent Technologies) y a un portal olfatométrico (ODP Gerstel C200). La extracción de la muestra y las condiciones cromatográficas fueron las mismas que las descritas para el GC-MS. La detección y la descripción de los olores fueron llevadas a cabo por triplicado por cuatro panelistas entrenados. Las concentraciones de los compuestos volátiles fueron expresadas como concentración relativa con respecto al estándar interno y los resultados mostrados son la media de cinco réplicas. Se realizó el análisis de varianza (ANOVA) para determinar las diferencias significativas (P<0,05) entre las muestras fermentadas y las deterioradas. Los análisis se realizaron con el software SPSS v.23.0 para Windows.
Resultados y Discusión
Los análisis olfatométricos por GC-O revelaron la presencia de 12 compuestos, ocho de los cuales fueron responsables de los malos olores en la lechuga (Tabla 1). Estos compuestos fueron identificados tentativamente por GC-MS. Los volátiles detectados
incluyeron alcoholes, cetonas, aldehídos, furanos y pirazinas. La Figura 1 muestra la evolución de los malos aromas desarrollados tras la fermentación y el deterioro de la lechuga. El olor impacto de la lechuga lo determinaron los compuestos, 2-metoxi-3-(1- metiletil)-pirazina y su homólogo 2-metoxi-3-(2-metilpropil)-pirazina que confirieron olores a verde intenso y a pimiento (Charron y Cantliffe, 1995). Además, en la lechuga sin procesar también se detectaron olores más suaves y frescos atribuidos a la presencia de hexanal y trans-2-hexenal. Estos compuestos han sido descritos como compuestos que contribuyen al olor verde de la lechuga (Deza-Duran et al., 2014; Nielsen y Poll, 2006). Tras la conservación, el número y la concentración relativa de volátiles aumentó. En las muestras de lechuga que habían fermentado como consecuencia del nivel bajo de O2 se
detectaron etanol y acetaldehído, cuya presencia no supuso el rechazo por parte de los evaluadores debido a que la concentración relativa no alcanzo los umbrales de olor (Leffingwell & Associates, 2011). Por el contrario, las lechugas deterioradas presentaron un perfil de malos olores más complejo. Se observó un considerable aumento de hexanal el cual se atribuyó como responsable de olores suaves y verdes. Además se generaron nuevos aldehídos volátiles tales como el trans-2-nonenal, 2,6-nonadienal y su isómero 2,4-nonadienal los cuales confirieron olores a rancio y a vegetal deteriorado. Esta misma descripción se le atribuyó al compuesto cis-2-(2-pentenilfurano). Estos compuestos volátiles son producidos como consecuencia de la degradación de los ácidos grasos polinsaturados de los lípidos de membrana a través de la ruta de la lipoxigenasa (Belitz et al., 2004). La mayor contribución al mal olor en la lechuga deteriorada fue debida al considerable aumento en la concentración del 2-metoxi-3-(1-metilpropil)-pirazina y a la síntesis de nuevo del 1-octen-3-ol que confirieron intensos olores a humedad, moho y a tierra mojada. El incremento en la concentración de esta alquil pirazina y la síntesis y elevada concentración del compuesto volátil 1-octen-3-ol se podría explicar como consecuencia del desarrollo de microorganismos debido al deterioro del tejido (Callejona et al., 2016).
Conclusiones
La lechuga Iceberg fresca cortada o de IV Gama lista para su consumo es envasada con plásticos semipermeables en atmósfera modificada activa con bajo O2 para retardar
la velocidad de pardeamiento del borde del corte. Sin embargo, si el O2 es muy bajo se
puede inducir la fermentación, con emisión de etanol y de otros volátiles como los aldehídos volátiles. También se pueden producir malos aromas como consecuencia del deterioro del tejido cuando se conserva a temperatura elevada sin seguir las recomendaciones. Los compuestos volátiles del metabolismo respiratorio anaeróbico y de la degradación de las membranas celulares pueden ser biomarcadores potenciales en postcosecha que permitan identificar situaciones de estrés y deterioro del tejido vegetal con el fin de optimizar las condiciones de conservación, evitando algunas de las causas de pérdida de calidad y alargando así la vida útil.
Referencias
Belitz, H.D., Grosch, W., Schieberle, P. 2004. Cap 3. Lipids. In: Food Chemsitry Third ed. Springer, Berlin, p. 158-247.
Callejona, R.M., Ubedab, C., Rios-Reinaa, R., Moralesa, M.L. & Troncoso, A.M. 2016. Recent developments in the analysis of musty odour compounds in water and wine: A review. Journal of Chromatography A 1428:72-85.
Cameron, A.C. 2003. Modified-atmosphere packaging of perishable horticultural commodities can be risky business. Acta Horticulturae 600:305-310.
Dezan-Duran, K.M. & Agerlin Petersen, M. 2011. The effect of cutting direction on aroma compounds and respiration rate of fresh-cut iceberg lettuce (Lactuca sativa L.). Postharvest Biology and Technology 61:83-90.
Deza-Duran, K. M. & Agerlin Petersen, M. 2014. Volatile compounds of modified atmosphere packaged cut iceberg lettuce: Effect of extremely low O2, season, cultivar
and storage time. Food Research International 62:254-261.
Hatanaka, A. 1993. The biogeneration of green odour by green leaves. Phytochemistry 34:1201-1218.
Nielsen, G.S. & Poll, L. 2006. Determination of odour active aroma compounds in a mixed product of fresh cut iceberg lettuce, carrot and green bell pepper. In: Bredieand, W.L.P., Petersen, M.A. (Eds), Flavour Science: Recent Advances and Trends, Elsevier, the Netherlands, p. 517-520.
Leffingwell & Associates 2011. http://www.leffingwell.com/odorthre.htm. Odor & Flavor Detection Thresholds in Water. Acceso 20 septiembre 2016
Tudela, A.J., Marin, A., Martínez-Sanchez, A., Luna, M.C. & Gil, M.I. 2013. Preharvest and postharvest factors related to off-odours of fresh-cut iceberg lettuce. Postharvest Biology and Technology 86:463-471.
Tablas y Figuras
Tabla 1: Concentración relativa (µg L-1) y descripción olfatométrica de los compuestos volátiles en lechuga fermentada y deteriorada usando SPME-GC-MS y SPME-GC-O respectivamente. nº Compuesto TR Lechuga fermentada Lechuga deteriorada
Significancia Valor umbral1
Descripción 1 Acetaldehído 2,02 7,76 0,00 *** 8,7 nd 2 Etanol 4,59 202,42 10,65 *** 100000 nd 3 Hexanal 7,24 102,19 360,31 ** 4,5 Dulce 4 trans-2-hexenal 9,73 35,38 117,16 *** 17 fresco 5 3-octanona 10,18 0,34 9,03 ** 28 setas
6 cis-2-(2-pentenilfurano) 10,98 0,10 15,93 *** 6 Vegetal deteriorado 7 2-methoxi-3-(1-methilethil)-pirazina 13,04 20,95 71,23 ** 0,002-10 Verde intenso; humedad
8 1-octen-3-ol 13,08 3,74 170,76 *** 1 Tierra húmeda; champiñón
9 2-methoxi-3-(2-metilpropil)-pirazina 14,39 4,87 6,15 ns 0,002-10 Pimiento asado 10 trans-2-nonenal 14,61 2,26 164 *** 0,08-0.01 vegetal deteriorado; rancio 11 2,6-nonadienal 15,34 2,74 249,51 *** 0,01 vegetal deteriorado; rancio 12 2,4-nonadienal 16,33 0,46 29,95 *** 0,09 vegetal deteriorado; rancio
Los valores son la media de 5 réplicas. 1Valor umbral en agua (µg L-1) (Leffingwell &
Associates, 2011)
nd, no detectado; ns, no significativo * significativo a P<0,05,
** significativo a P<0,01, *** significativo a P<0,001.
Figura 1. Perfil de compuestos volátiles (GC-MS, ––) y olfatograma (GC-O, ---) de la lechuga sin conservar (A), lechuga fermentada (B) y lechuga deteriorada (C). En la Tabla 1 se identifican los distintos picos.