Características generales del fruto de guanábana

La planta de guanábana es un árbol de 3 a 10 m de alto, ramificado, cónico, frondoso, con hojas ovaladas elípticas de 2 a 6 cm de ancho por 6 a 12 cm de largo, con yemas axilares. La raíz es pivotante con anclaje ramificado fuerte, el mayor porcentaje se encuentra en los primeros 30 cm de profundidad. Las flores son hermafroditas, distribuidas a lo largo del tallo y en las axilas; los frutos se constituyen en una baya producto de múltiples ovarios (^{Méndez, 2003}; ^{Miranda et al., 1998}).

El fruto de guanábana está clasificado como múltiple de forma oblonga cónica, semejante a un corazón o de forma irregular, esto último es debido a un desarrollo inapropiado del carpelo o vacíos producidos por insectos; el fruto alcanza los 10 a 30 cm de longitud con un peso de entre 1 a 5 kg, con cáscara de color verde oscuro que posee varias espinas pequeñas, suaves y carnosas. Cuando el fruto está maduro la cáscara es de color verde mate y adquiere una consistencia blanda con apariencia verticulada. La pulpa es de color blanco, cremosa, aromática, jugosa y suave, adherida a la cutícula, pero se separa fácilmente en segmentos y recubre totalmente las semillas negras que tienen dimensiones en promedio de 1 a 2 cm de largo, cada fruto puede tener hasta 200 semillas (^{Morton, 1987}; ^{Méndez, 2003}; ^{Blench y Dendo, 2007}; ^{Janick y Paull, 2008}). La pulpa contiene 80-83% de agua, 1% de proteínas, 14-18% de hidratos de carbono, 3.43% de acidez titulable, 24.5% de azúcares no reductores y vitaminas B1, B2, y C (^{Onimawo, 2002}; ^{Morton, 1987}).

Producción de guanábana en México

En México durante 2013 se cultivó en aproximadamente 2 724 ha, con un rendimiento promedio de 8.5 t ha^-1 y un valor de la producción total cercana a los 105 millones de pesos (SIAP, 2014). Los principales estados productores son: Nayarit, Colima, Jalisco, Michoacán, Guerrero, Oaxaca, Tabasco, Campeche, Yucatán, Puebla, Veracruz y Morelos. A nivel nacional, Nayarit es el mayor productor de guanábana con una superficie establecida de 73% (SIAP, 2014). La producción de guanábana se exporta regularmente a través del año y se ha observado un incremento en los valores promedio de consumo en el mercado en fresco (^{Lima y Alves, 2011}).

Importancia del fruto de guanábana

Generalmente el fruto se consume en fresco, directamente como postre, la pulpa tiene un inmenso potencial para su procesamiento debido a su agradable sabor y al alto rendimiento por fruto (hasta 85.5 %) que la hace una materia prima atractiva para preparar bebidas, puré, jugo, mermelada, jalea, barras dulces y como base para elaborar helados, sorbetes, gelatinas. La utilización y mejora de la comercialización del fruto de guanábana se debe, desde el punto de vista alimentario, a los componentes nutricionales (vitaminas, minerales etc) que contiene (^{Ojeda et al., 2007}).

En el área de la farmacología la guanábana ha empezado a cobrar fuerza el hecho que su tallo, sus hojas y semillas han sido usadas históricamente en medicina tradicional por los pueblos indígenas dadas sus capacidades antitumorales, parasiticidas y anti-diarreicas (^{Solís-Fuentes et al., 2010}). Las hojas de guanábana son utilizadas, tradicionalmente en Brasil, para problemas del hígado (^{Solís-Fuentes et al., 2010}), también son usadas como supurativo (contra mucosidades, secreciones o flujos) y antipirético (^{Badrie y Schauss, 2010}). ^{Vieira et al. (2010)} realizaron un análisis de la capacidad antiinflamatoria del extracto etanólico de las hojas de guanábana obteniendo la confirmación de su posible uso terapéutico; sin embargo, recomiendan que se realicen estudios sobre los efectos secundarios que se pueden presentar. Respecto a las semillas de la guanábana, su aceite puede contener características fisicoquímicas que incrementan su utilización en la industria alimenticia, farmacéutica y cosmética (^{Solís-Fuentes et al., 2010}). Tradicionalmente estas semillas se usan como insecticida, astringente y carnada de pesca (^{Badrie y Schauss, 2010}).

Cosecha del fruto de guanábana

Los frutos de guanábana se cosechan en punto de madurez fisiológica, lo cual coincide con su máximo tamaño, con la pérdida de rigidez de los rudimentos estilares y cambio en la tonalidad de la epidermis, pasando de un verde oscuro a un verde más claro (mate). Por su parte ^{Worrel et al. (1994)} reportan que el índice de cosecha se da 160 días después de la antesis cuando el fruto adquiere el color verde claro o amarillento. El corte del fruto se realiza manualmente con tijera de podar, dejando de 2 a 3 cm del pedúnculo adherido al fruto, se recomienda utilizar escaleras para recolectar los frutos de las partes altas del árbol, sin afectar las ramas.

No se recomienda dejar madurar los frutos en el árbol ya que éstos pueden sufrir daños, disminuyendo su calidad. Por otro lado, si los frutos se cosechan antes de la madurez fisiológica, éstos no maduran bien y la pulpa puede tener un sabor amargo. Se recomienda cosechar en las primeras horas de la mañana para evitar la deshidratación del fruto. La guanábana presenta un ciclo largo (120-180 días) desde la floración hasta la formación del fruto en su índice de cosecha; por lo tanto, requiere una alta inversión de recursos para obtener un producto de calidad que debe conservarse en las prácticas de cosecha y postcosecha (^{Ramírez et al., 1998}).

Manejo poscosecha del fruto de guanábana

La postcosecha es la etapa del proceso agroindustrial que involucra todas las actividades a ofrecer frutos de excelente calidad al consumidor. La conservación de los productos agrícolas perecederos constituye una garantía para la seguridad de la alimentación de la población (^{Bernal y Díaz, 2003}). Las altas pérdidas que se registran en poscosecha (25 a 35%) para frutos de guanábana por prácticas inadecuadas, hacen al producto un material vegetal importante para ser estudiado (^{Ramírez, 2008}). La calidad inicial del fruto cosechado no puede ser mejorada aplicando tecnologías durante el periodo poscosecha, pero es posible mantenerla utilizando sistemas de conservación; por ejemplo, empaques adecuados, sistemas de refrigeración, atmósferas controladas o modificadas, entre otros (^{Gutiérrez y López, 1999}).

Los frutos deben manejarse bajo condiciones ideales de temperatura, humedad relativa (85-90%), empaque y almacenamiento, con el fin de prolongar la vida útil ya que éstos después de cosechados son susceptibles a daños físicos, químicos y microbiológicos. Dentro de las operaciones normales de manejo poscosecha de los frutos de guanábana, se destacan las operaciones de: recolección, selección, eliminación de residuos orgánicos, clasificación, desinfección, pesaje, pre enfriamiento entre 12 a 15 °C, secado de humedad residual, encerado (opcional), almacenamiento y transporte (^{Morton, 1987}; ^{Lima et al., 2003}).

Cambios fisiológicos del fruto de guanábana

La guanábana es un fruto compuesto, constituido por el desarrollo agregado de múltiples ovarios. En los años 70 se reportó que el comportamiento atípico, en cuanto al estándar respiratorio, pudiese ser atribuido a diferencias en las edades fisiológicas de los tejidos de los diferentes ovarios fecundados (^{Paull, 1982}). ^{Bruinsma y Paull (1984)} reportaron que el aumento respiratorio inicial se debe al aumento en la respiración mitocondrial promovido por el incremento en el suministro de sustratos carboxilados, inducido probablemente por el acto de la cosecha.

Debido a su tasa de respiración los frutos de guanábana han sido clasificados como climatéricos, este tipo de frutos son a menudo cosechados en madurez fisiológica y maduran después de la cosecha, la intensidad respiratoria y producción de etileno son altas, de hasta 150 mg kg^-1 h^-1 y 100 ml kg^-1 h^-1 de CO₂, respectivamente a 24.5 °C, lo que hace que este fruto sea extremadamente perecedero (^{Paull, 1996}; ^{Bruinsma y Paull, 1984}). A medida que el fruto alcanza la madurez, hay un ligera palidez en el verde intenso de la cáscara, cambiando a una coloración verde-amarillenta (^{Worrell et al., 1994}; ^{Paull, 1982}) lo que refleja una degradación de clorofila, durante la última etapa de maduración la cáscara cambia de color verde a color marrón oscuro (^{Paull et al., 1983}), ésto posiblemente sea por la ruptura de los cloroplastos, lo cual genera la liberación de la enzima polifenol oxidasa (PPO) que causa la oxidación y la polimerización de fenoles.

La formación de compuestos volátiles (hexanoato de metilo y el (E)-2-hexenoato de metilo) es paralela a la producción de etileno y alcanza el máximo de producción de estos compuestos cinco días después de la cosecha; de igual forma, se puede observar una máxima formación de azucares y ácidos orgánicos, así como el desarrollo de las características del consumo del fruto, tales como, color, firmeza, acidez, solidos solubles totales y aroma) de consumo del fruto (^{Paull et at., 1983}). Después de esta etapa, ocurre un descenso en la producción de los principales constituyentes del aroma y aparecen volátiles tales como, ácido butanoico, el ácido hexanoico, y γ-butirolactona a los cuales se le atribuye el olor fermentado del fruto sobremaduro, esta misma tendencia se puede observar en relación a los azúcares y ácidos orgánicos (^{Paull et al., 1983}; ^{Márquez-Cardozo et al., 2011}).

Actividad enzimática

La mayor parte de los cambios bioquímicos que se producen en los tejidos vivos son provocados por las enzimas, siendo muy amplio el número de los sistemas enzimáticos que se han descubierto en los tejidos de los vegetales, donde juegan un papel importante en su composición y rigidez; pero también las enzimas presentes en los frutos son las responsables de la maduración y formación de las características sensoriales que les son conocidas. Sin embargo, después de la cosecha de éstos, las enzimas son las responsables de la senescencia y de los cambios indeseables que ocurren en los frutos lo que provoca que sean desechados y no sean aprovechados para su transformación.

La actividad enzimática de la polifenol oxidasa (EC. 1.14.18.1; PPO) y peroxidasa (EC. 1.11.1.7; POD) ocasiona reacciones de deterioro de mayor impacto y afectación en la calidad sensorial de frutas y hortalizas, la PPO cataliza la transformación de o-difenoles en o-quinonas. ^{Oliveira et al. (1994)} estudiaron la actividad de PPO en guanábana como función del pH y la concentración de polifenoles durante la maduración. Se observó que la actividad óptima se encontraba a pH de 7 para frutos maduros y 7.5 para frutos inmaduros.

Es importante señalar, que los estudios de inhibición de la PPO se llevaron a cabo en el extracto de la enzima en el pH óptimo, pero no en el tejido de la planta a pH natural, este hecho invalida la aplicación de condiciones de inhibición a los frutos y los tejidos vegetales que pueden poseer un pH diferente. ^{Bora et al. (2004)} estudiaron la actividad enzimática de PPO en extractos de enzimas semipurificadas de frutos de guanábana maduros y compararon la eficiencia de las condiciones térmicas y químicas de inhibición sobre la actividad de la PPO, teniendo como resultados pH y temperaturas óptimas para la actividad de PPO de 7.5 y 32 ºC.

La actividad de la enzima PPO está involucrada en el pardeamiento oxidativo de los tejidos vegetales. ^{Lima et al. (2002)} reportaron que el mayor incremento de la actividad enzimática de PPO en frutos de guanábana se produjo desde el primer al segundo día, cuando la actividad se incrementó de 243 a 400 g EAU^-1 min^-1. Estudios realizados ^{por Oliveira et al. (1994)} demostraron que la actividad de la PPO disminuyó conforme el fruto de guanábana maduró. Sin embargo, los autores expresaron la actividad basado en el contenido de proteína (actividad específica), de manera que cualquier variación afectaría la actividad de esta enzima.

La enzima POD, a su vez, desempeña un papel limitado en el pardeamiento enzimático, ya que depende de la disponibilidad de peróxido de hidrógeno (^{Robards et al., 1999}). Sin embargo, los sustratos fenólicos se pueden oxidar en presencia de pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno, y varios compuestos son susceptibles a la oxidación por estas enzimas. ^{Lima et al. (2002)} reportaron que la actividad de POD tiene un incremento inicial de 1.273 UAE g^-1 min^-1, seguido de un fuerte descenso hasta el día 4, La mayor variación se registró del tercer al cuarto día. Al final del período, la actividad se duplicó, aunque permaneció por debajo de la inicial.

Estos mismos investigadores indican que comparando con la actividad de la PPO, parece que la POD además de presentar niveles más altos, mostró variaciones más pronunciadas; sin embargo, la actividad enzimática más baja se observó desde el segundo día, esto puede estar asociado con susceptibilidad reducida al oscurecimiento durante la maduración de la guanábana, tal como lo indica Lima de ^{Oliveira et al. (1994)}.

Las variaciones durante la vida útil del fruto, diferencias genéticas representan diferentes niveles de susceptibilidad al pardeamiento oxidativo, que indica una interacción compleja entre la actividad y la cantidad de la enzima y los tipos de compuestos fenólicos (^{Robards et al., 1999}). La enzima pectinmetilesterasa (EC. 3.1.1.11; PME) está relacionada con la degradación de las sustancias pécticas de la laminilla media de la célula, componente de la pared celular que actúa como agente cementante o ligando entre las células y puede también controlar los movimientos de materiales solubles (^{Proctor y Miesle, 1991}; ^{King, 1990}). ^{Aziz y Yusof (1994)} reportaron actividad de la enzima PME en frutos de guanábana.

Por otro lado, ^{Lima et al. (2006)} cuantificaron la actividad de PME, señalando un aumento considerable de esta enzima en períodos cortos, la actividad que presentó la PME fue 23 veces mayor en el fruto en madurez de consumo con respecto al fruto en madurez fisiológica. Se han realizado algunos estudios con el propósito de purificar y caracterizar la PME en el fruto de guanábana, que está presente en dos isoformas (PE I y PE II) (^{Arbaisah et al., 1996}, ^1997a, ^1997b). Se ha sugerido que la función de la PME es promover la desesterificación de las galacturonanas con el fin de permitir la acción de las PGs (^{Giovane et al., 1990}; ^{Kays, 1997}).

Las PGs son enzimas pectolíticas de las cuales se tienen identificadas como endo-PG (EC 3.2.1.15) y exo-PG (EC 3.2.1.67); la endo-PG cataliza la ruptura hidrolítica aleatoria de los enlaces α-(1-4) de las galacturonanas; la exo-PG se hidroliza liberando ácido galacturónico (^{Seymour y Gross, 1996}; ^{Kays, 1997}). La actividad de PG se ha observado en varios frutos tales como el mango y el durian (Durio zibethinus) (^{Abu-Sarra y Abu-Goukh, 1992}; ^{Ketsa y Daengkanit, 1999}), donde un incremento durante el ablandamiento se puede verificar, posiblemente provocado por la producción de etileno. La enzima promueve la degradación de la lamela media de las células de parénquima, lo que resulta en el ablandamiento.

Además, puede estar implicada en la liberación autocatalítica de ácidos urónicos, en la degradación de polímeros pécticos solubilizados durante la maduración y en la despolimerización de poliurónidos (^{Redgwell et al., 1992}). ^{Aziz y Yusof (1994)} reportaron un aumento súbito en la actividad de PG, en frutos de guanábana, lo cual coincidía con el climaterio del fruto. ^{Lima et al. (2006)} observaron que tras el aumento, la baja actividad enzimática coincide con una disminución repentina del contenido de pectina y mayor solubilidad de ésta, lo que indica que la mayor parte de los sustratos de PG se usaron inmediatamente en el momento de la actividad máxima.

Tecnologías de conservación poscosecha

Entre las tecnologías que permiten prolongar el periodo de conservación y mantener las características de calidad propias del fruto, la refrigeración es una de las más eficaces y de empleo general; sin embargo, los frutos de la guanábana presentan sensibilidad al frío; es decir, sufren daños fisiológicos cuando son almacenados a temperaturas desde los 4 a 18 °C de refrigeración, observándose daños superficiales (decoloración y depresiones), mantenimiento o aumento de la firmeza de la pulpa, pérdida de la capacidad de madurar, pardeamiento de la pulpa, pérdida de sabor y aceleración de la senescencia (^{Alves et al., 1997}).

Se ha observado que el almacenamiento de guanábanas a 15 °C permite un retraso de tres días en el tiempo necesario para la maduración; por otro lado, también se ha reportado que los frutos de guanábana no podrían ser mantenidos a temperaturas entre 12 y 14 °C por más de seis días (^{Silva et al., 2001}). La naturaleza tropical de la guanábana hace que su vida útil se vea limitada por la presencia del daño por frío cuando se le almacena en refrigeración. Algunos investigadores indican que esta fisiopatía se induce a temperaturas inferiores a 15 °C (^{Reginato y Lizana, 1980}; ^{Luchsinger y Artés, 2000}).

^{Castillo-Ánimas et al. (2005)} evaluaron en frutos de guanábana la tolerancia al daño por frío y la vida postcosecha a diferentes temperaturas (12-14 y 16-18 °C); las guanábanas se cosecharon en dos estados de madurez (verde claro y verde oscuro), éstas fueron tratadas con ceras y reguladores del crecimiento (ácido giberélico y éster isopropílico del ácido 2,4-diclorofenoxiacético) teniendo como resultado que los frutos verde oscuro sufrieron daños por frio a 12-14 y 16-18 °C , por su parte los frutos de color verde claro solo presentaron esta fisiopatía a 12 y 14 °C.

El uso de atmósferas modificadas y atmosferas controladas con bajos niveles de etileno y oxígeno, o niveles altos de CO₂ y complementando con la refrigeración ha contribuido significativamente para extender la vida de anaquel de frutos y hortalizas, manteniendo la calidad de éstos (^{Kader, 1995}). Entre tanto, hay pocos estudios en estas áreas con frutos de guanábana y las informaciones disponibles aún son escasas para permitir mayor flexibilidad en el mercadeo y alcance de mercados más distantes (^{Alves et al., 1997}). ^{Silva et al. (2001)} observaron que frutos de guanábana empacados individualmente en bandejas de poli estireno revestidas con una película de polietileno flexible a 12 °C y 14 °C mantienen su calidad hasta por 22 días.

Es posible también que la maduración de los frutos sea retrasada por medio del uso de inhibidores de la producción y de la acción de etileno (^{Abdi et al., 1998}). En este sentido, algunos estudios que han sido realizados con la aplicación de 1-metilciclopropeno (1-MCP) en guanábana a concentraciones de 200 nL L^-1 ha permitido un retraso en la pérdida de firmeza y en el aumento del contenido de sólidos solubles, decurrente en la maduración de guanábana; misma respuesta fue observada en ese mismo estudio con la aplicación de cera o de la asociación cera + 1-MCP (^{Lima et al., 2002}; ^{Lima et al., 2004}; ^{Lima y Alves, 2010}).

Por otro lado ^{Tovar-Gómez et al. (2011)} evaluaron la aplicación de emulsiones y 1-MCP, reportando que estas combinaciones no retrasaron la maduración de la guanábana, pero si disminuyeron la pérdida de peso con respecto al testigo; sin embargo, pudieron observar que utilizando 1-MCP a 1 000 nL L^-1 por 12 h combinado con las emulsiones a base de cera de carnauba con aceites siliconados o candelilla a una temperatura de almacenamiento de 13 ±2 ºC extendieron la vida de anaquel de la guanábana, ya que los frutos alcanzaron la madurez de consumo entre los 15 días de almacenamiento con tres días más para comercializarse.

^{Moreno-Hernández et al. (2014)} evaluaron el efecto del 1-MCP y emulsiones de ceras, sobre la composición, vitamina C, polifenoles, y la capacidad antioxidante de frutos de guanábana almacenado a 25 y 16 ºC, reportando que los frutos almacenados a 16 ºC sin 1-MCP mostraron síntomas visibles de daño por frío y los frutos tratados con 1-MCP combinado con emulsiones mantuvieron en mayor medida su contenido de vitamina C, fibra dietética, el contenido total de compuestos fenólicos y la actividad antioxidante, concluyendo que la interacción entre estos dos compuestos puede ser utilizada para el manejo poscosecha ya que ayuda a preservar la composición nutricional de los frutos de guanábana.

De igual forma ^{Montalvo-González et al. (2014)} evaluaron la aplicación de 1-MCP (1 500 nL L^-1, 12 h) en combinación con emulsiones con base a cera de candelilla o de abeja diluidas con agua, en frutos almacenados a 25 y 16 ºC, reportando que los frutos a almacenados a 16 ºC con y sin emulsiones se observó daño por frío y no maduraron; en los frutos con la aplicación de 1-MCP solo o combinado con emulsiones, en cualquiera de las diluciones, no se observaron síntomas de daño por frío en la pulpa. Por otro lado, observaron que la combinación de 1-MCP y emulsión con base a cera de abeja en dilución 15:85 v/v conservaron a los frutos de guanábana por 14-15 días en comparación con los frutos almacenados a 25 ºC (6 días).