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TIP Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas

2019, Número 1

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TIP Rev Esp Cienc Quim Biol 2019; 22 (1)


Quitosano y mucílago de Opuntia ficus-indica (nopal) como base de una película polimérica comestible para la protección de tomates contra Rhizopus stolonifer

Olicón-Hernándeza DR, Acosta-Sáncheza Á, Monterrubio-Lópeza R, Guerra-Sáncheza G

Idioma: Ingles.
Referencias bibliográficas: 42
Paginas: 1-9
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RESUMEN

El quitosano es una materia prima extremadamente versátil para la producción de fibras y biomateriales. Como antifúngico, posee un mecanismo de acción relacionado con interacciones electrostáticas de las membranas celulares, siendo efectivo contra diversos hongos. Por otro lado, el mucílago de nopal (Opuntia) es una matriz polimérica con aplicaciones interesantes en el campo agrícola y alimentario como componente estructural de geles o suplemento dietético. En este trabajo se diseñó una película comestible basada en quitosano (antifúngico) y mucílago de nopal (estructurante) como una alternativa para la defensa de los cultivos contra las infecciones por hongos. Se realizaron diversas pruebas de homogeneidad y resistencia variando la concentración de quitosano, glicerol y mucílago para seleccionar la mejor composición para la película. Posteriormente se realizaron estudios estructurales y reológicos como elementos para la caracterización de la formulación elegida. Finalmente, se hicieron pruebas in vitro e in situ para evaluar el potencial antifúngico en la protección de frutos de interés. Con base en la caracterización cualitativa y fisicoquímica se determinó que la película con integridad homogénea en su estructura se obtuvo a concentraciones de 3% de glicerol, 2% de quitosano y 20% de mucílago de nopal. La película resultante tuvo una superficie homogénea, flexible, luminosa, ligeramente oscura y con viscosidad acumulativa, lo que significa que la viscosidad total es la suma de las viscosidades de cada componente. La película demostró un fuerte efecto antifúngico contra Rhizopus stolonifer en condiciones in vitro e in situ y aumentó la vida útil de los frutos probados. Los resultados mostraron el potencial del uso de esta película ecológica para la protección de frutas de interés, lo que la convierte en un producto polimérico atractivo para su aplicación en el campo.


REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

  1. Abass, A. B., Ndunguru, G., Mamiro, P., Alenkhe, B., Mlingi, N. & Bekunda, M. (2014). Post-harvest food losses in a maize-based farming system of semi-arid savannah area of Tanzania. Journal of Stored Products Research, 57, 49- 57. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jspr.2013.12.004.

  2. Aguilar-Méndez, M. A., Martín-Martínez, E. S., Tomás, S. A., Cruz-Orea, A. & Jaime-Fonseca, M. R. (2008). Gelatine–starch films: Physicochemical properties and their application in extending the post-harvest shelf life of avocado (Persea americana). Journal of the Science of Food and Agriculture, 88(2), 185-193. DOI:10.1002/ jsfa.3068.

  3. Allegra, A., Inglese, P., Sortino, G., Settanni, L., Todaro, A. & Liguori, G. (2016). The influence of Opuntia ficus-indica mucilage edible coating on the quality of ‘Hayward’ kiwifruit slices. Postharvest Biology and Technology, 120, 45-51. DOI:https://doi.org/10.1016/j. postharvbio.2016.05.011.

  4. Anitha, A., Sowmya, S., Kumar, P. T. S., Deepthi, S., Chennazhi, K. P., Ehrlich, H., Tsurkan, M. & Jayakumar, R.(2014). Chitin and chitosan in selected biomedical applications. Progress in Polymer Science, 39(9), 1644-1667. DOI:https://doi.org/10.1016/j. progpolymsci.2014.02.008.

  5. Ávila-Sosa, R., Palou, E., Jiménez Munguía, M. T., Nevárez-Moorillón, G. V., Navarro Cruz, A. R. & López-Malo, A. (2012). Antifungal activity by vapor contact of essential oils added to amaranth, chitosan, or starch edible films. International Journal of Food Microbiology,153(1), 66-72. DOI:https://doi. org/10.1016/j.ijfoodmicro.2011.10.017.

  6. de Albuquerque, J. G., de Souza Aquino, J., de Albuquerque, J. G., de Farias, T. G. S., Escalona-Buendía, H. B., Bosquez-Molina, E. & Azoubel, P. M. (2018). Consumer perception and use of nopal (Opuntia ficus-indica): A cross-cultural study between Mexico and Brazil. Food Research International, 124(1),101-108. DOI:https://doi. org/10.1016/j.foodres.2018.08.036.

  7. Del-Valle, V., Hernández-Muñoz, P., Guarda, A. & Galotto, M. J. (2005). Development of a cactus-mucilage edible coating (Opuntia ficus indica) and its application to extend strawberry (Fragaria ananassa) shelf-life. Food Chemistry, 91(4), 751-756. DOI:https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2004.07.002.

  8. Domínguez-Martinez, B. M., Martínez-Flores, H. E., Berrios, J. D. J., Otoni, C. G., Wood, D. F. & Velázquez, G. (2017). Physical Characterization of Biodegradable Films Based on Chitosan, Polyvinyl Alcohol and Opuntia mucilage. Journal of Polymers and the Environment, 25(3), 683- 691. DOI:10.1007/s10924-016-0851-y.

  9. Dos Santos, N. S. T., Athayde Aguiar, A. J. A., de Oliveira, C. E. V., Veríssimo de Sales, C., de Melo e Silva, S., Sousa da Silva, R., Montenegro Stamford, T.C. & de Souza, E. L. (2012). Efficacy of the application of a coating composed of chitosan and Origanum vulgare L. essential oil to control Rhizopus stolonifer and Aspergillus niger in grapes (Vitis labrusca L.). Food Microbiology, 32(2), 345-353. DOI:https://doi. org/10.1016/j.fm.2012.07.014.

  10. Galus, S. & Kadzińska, J. (2015). Food applications of emulsion-based edible films and coatings. Trends in Food Science & Technology, 45(2), 273-283. DOI:https://doi. org/10.1016/j.tifs.2015.07.011.

  11. Garcı́a, M. a. A., Pinotti, A., Martino, M. N. & Zaritzky, N. E. (2004). Characterization of composite hydrocolloid films. Carbohydrate Polymers, 56(3), 339-345. DOI:https://doi. org/10.1016/j.carbpol.2004.03.003.

  12. García-Rincón, J., Vega-Pérez, J., Guerra-Sánchez, M. G., Hernández-Lauzardo, A. N., Peña-Díaz, A. & Velázquez-Del Valle, M. G. (2010). Effect of chitosan on growth and plasma membrane properties of Rhizopus stolonifer (Ehrenb.:Fr.) Vuill. Pesticide Biochemistry and Physiology, 97(3), 275-278. DOI:https://doi. org/10.1016/j.pestbp.2010.03.008.

  13. Guadarrama-Lezama, A. Y., Castaño, J., Velázquez, G., Carrillo-Navas, H. & Álvarez-Ramírez, J. (2018). Effect of nopal mucilage addition on physical, barrier and mechanical properties of citric pectin-based films. Journal of Food Science and Technology, 55(9), 3739- 3748. DOI:10.1007/s13197-018-3304-x.

  14. Guerra-Sánchez, M. G., Vega-Pérez, J., Velázquez-del Valle, M. G., & Hernández-Lauzardo, A. N. (2009). Antifungal activity and release of compounds on Rhizopus stolonifer (Ehrenb.:Fr.) Vuill. by effect of chitosan with different molecular weights. Pesticide Biochemistry and Physiology, 93(1), 18-22. DOI:https://doi.org/10.1016/j. pestbp.2008.09.001.

  15. Guo, Z., Chen, R., Xing, R., Liu, S., Yu, H., Wang, P., Li, C. & Li, P. (2006). Novel derivatives of chitosan and their antifungal activities in vitro. Carbohydrate Research, 341(3), 351-354. DOI:https://doi.org/10.1016/j. carres.2005.11.002.

  16. Hahn, M. (2014). The rising threat of fungicide resistance in plant pathogenic fungi: Botrytis as a case study. Journal of Chemical Biology, 7(4), 133-141. DOI:10.1007/ s12154-014-0113-1.

  17. Hernández-Lauzardo, A. N., Bautista-Baños, S., Velázquezdel Valle, M. G., Méndez-Montealvo, M. G., Sánchez- Rivera, M. M. & Bello-Pérez, L. A. (2008). Antifungal effects of chitosan with different molecular weights on in vitro development of Rhizopus stolonifer (Ehrenb.:Fr.) Vuill. Carbohydrate Polymers, 73(4), 541-547. DOI:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.12.020.

  18. Hernández-Lauzardo, A. N., Vega-Pérez, J., Velázquezdel Valle, M. G., Sánchez, N. S., Peña, A. & Guerra- Sánchez, G. (2011). Changes in the Functionality of Plasma Membrane of Rhizopus stolonifer by Addition of Chitosan. Journal of Phytopathology, 159(7-8), 563-568. DOI:10.1111/j.1439-0434.2011.01802.x.

  19. Jung, Y., Jang, H. & Matthews, K. R. (2014). Effect of the food production chain from farm practices to vegetable processing on outbreak incidence. Microbial Biotechnology, 7(6), 517-527. DOI:10.1111/1751- 7915.12178.

  20. Kasso, M. & Bekele, A. (2018). Post-harvest loss and quality deterioration of horticultural crops in Dire Dawa Region, Ethiopia. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 17(1), 88-96. DOI:https://doi.org/10.1016/j. jssas.2016.01.005.

  21. Kumar, D. & Kalita, P. (2017). Reducing Postharvest Losses during Storage of Grain Crops to Strengthen Food Security in Developing Countries. Foods MDPI, 6(1), 8.

  22. León-Martínez, F. M., Cano-Barrita, P. F. d. J., Lagunez- Rivera, L., & Medina-Torres, L. (2014). Study of nopal mucilage and marine brown algae extract as viscosityenhancing admixtures for cement based materials. Construction and Building Materials, 53, 190-202. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.11.068.

  23. Liu, J., Sui, Y., Wisniewski, M., Xie, Z., Liu, Y., You, Y.,Zhang, X., Sun, Z., Li, W., Li, Y. & Wang, Q. (2018). The impact of the postharvest environment on the viability and virulence of decay fungi. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58(10), 1681-1687. DOI: 10.1080/10408398.2017.1279122.

  24. Maqbool, M., Ali, A., Alderson, P. G., Zahid, N. & Siddiqui, Y. (2011). Effect of a Novel Edible Composite Coating Based on Gum Arabic and Chitosan on Biochemical and Physiological Responses of Banana Fruits during Cold Storage. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59(10), 5474-5482. DOI:10.1021/jf200623m.

  25. Martínez-Camacho, A. P., Cortez-Rocha, M. O., Ezquerra- Brauer, J. M., Graciano-Verdugo, A. Z., Rodriguez- Félix, F., Castillo-Ortega, M.M., Yépiz-Gómez, M.S. & Plascencia-Jatomea, M. (2010). Chitosan composite films: Thermal, structural, mechanical and antifungal properties. Carbohydrate Polymers, 82(2), 305-315. DOI:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.04.069.

  26. Mayek-Pérez, N., Pedroza-Flores, J. A., Villarreal-García, L. A. & Valdés-Lozano, C. G. (1995). Factores genéticos y ambientales relacionados con la dinámica temporal y efecto de las enfermedades en frijol (Phaseolus vulgaris L.) en Marín, Nuevo León, México. Revista Mexicana de Fitopatología, 13(1), 1-9.

  27. Olicón-Hernández, D. R., Camacho-Morales, R. L., Pozo, C., González-López, J. & Aranda, E. (2019). Evaluation of diclofenac biodegradation by the ascomycete fungus Penicillium oxalicum at flask and bench bioreactor scales. Science of The Total Environment, 662, 607-614. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.248.

  28. Olicón-Hernández, D. R., Hernández-Lauzardo, A. N., Pardo, J. P., Peña, A., Velázquez-del Valle, M. G. & Guerra-Sánchez, G. (2015). Influence of chitosan and its derivatives on cell development and physiology of Ustilago maydis. International Journal of Biological Macromolecules, 79, 654-660. DOI:https://doi. org/10.1016/j.ijbiomac.2015.05.057.

  29. Olicón-Hernández, D. R., Uribe-Álvarez, C., Uribe-Carvajal, S., Pardo, J. P. & Guerra-Sánchez, G. (2017). Response of Ustilago maydis against the Stress Caused by Three Polycationic Chitin Derivatives. Molecules, 22(12), 1745.

  30. Olicón-Hernández, D. R., Zepeda Giraud, L. & Guerra- Sánchez, G. (2017). Current applications of chitosan and chito-oligosaccharides. Journal of Drug Design and Research, 4(2), 1039.

  31. 31.Otálora, M. C., Carriazo, J. G., Iturriaga, L., Nazareno, M. A. & Osorio, C. (2015). Microencapsulation of betalains obtained from cactus fruit (Opuntia ficus-indica) by spray drying using cactus cladode mucilage and maltodextrin as encapsulating agents. Food Chemistry, 187, 174-181. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.04.090.

  32. Peris-Vicente, J., Marzo-Mas, A., Roca-Genovés, P., Carda- Broch, S. & Esteve-Romero, J. (2016). Use of micellar liquid chromatography for rapid monitoring of fungicides post harvest applied to citrus wastewater. Journal of Environmental Sciences, 42, 284-292. DOI:https://doi. org/10.1016/j.jes.2015.12.012.

  33. Razavi, S. M. A., Mohammad Amini, A. & Zahedi, Y. (2015). Characterization of a new biodegradable edible film based on sage seed gum: Influence of plasticiser type and concentration. Food Hydrocolloids, 43, 290-298. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.05.028.

  34. Robledo, N., Vera, P., López, L., Yazdani-Pedram, M., Tapia, C. & Abugoch, L. (2018). Thymol nanoemulsions incorporated in quinoa protein/chitosan edible films; antifungal effect in cherry tomatoes. Food Chemistry, 246, 211-219. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.11.032.

  35. Saberi, B. & Golding, J. B. (2018). Postharvest Application of Biopolymer-Based Edible Coatings to Improve the Quality of Fresh Horticultural Produce. In T. J. Gutiérrez (Ed.), Polymers for Food Applications (pp. 211-250). Cham: Springer International Publishing.

  36. Seiber, J. N., Coats, J., Duke, S. O. & Gross, A. D. (2014). Biopesticides: State of the Art and Future Opportunities. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62(48), 11613-11619. DOI:10.1021/jf504252n.

  37. Treviño-Garza, M. Z., García, S., Heredia, N., Alanís-Guzmán, M. G. & Arévalo-Niño, K. (2017). Layer-by-layer edible coatings based on mucilages, pullulan and chitosan and its effect on quality and preservation of fresh-cut pineapple (Ananas comosus). Postharvest Biology and Technology, 128, 63-75. DOI:https://doi.org/10.1016/j. postharvbio.2017.01.007.

  38. Valadez-Carmona, L., Cortez-García, R. M., Plazola-Jacinto, C. P., Necoechea-Mondragón, H. & Ortiz-Moreno, A. (2016). Effect of microwave drying and oven drying on the water activity, color, phenolic compounds content and antioxidant activity of coconut husk (Cocos nucifera L.). Journal of Food Science and Technology, 53(9), 3495- 3501. DOI:10.1007/s13197-016-2324-7.

  39. Viscometer, B. D. (2016). Operating Instructions. Manual No. Manual No. M00-151-I0614. BROOKFIELD ENGINEERING LABORATORIES, INC. 11 Commerce Boulevard, Middleboro, MA 02346 USA.

  40. Younes, I. & Rinaudo, M. (2015). Chitin and Chitosan Preparation from Marine Sources. Structure, Properties and Applications. Marine Drugs, 13(3), 1133. DOI:10.3390/md13031133.

  41. Yuan, G., Chen, X. & Li, D. (2016). Chitosan films and coatings containing essential oils: The antioxidant and antimicrobial activity and application in food systems. Food Research International, 89, 117-128. DOI:https:// doi.org/10.1016/j.foodres.2016.10.004.

  42. Zambrano-Zaragoza, M., González-Reza, R., Mendoza- Muñoz, N., Miranda-Linares, V., Bernal-Couoh, T., Mendoza-Elvira, S. & Quintanar-Guerrero, D. (2018). Nanosystems in edible coatings: A novel strategy for food preservation. International Journal of Molecular Sciences, 19(3), 705. DOI:10.3390/ijms19030705.




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