Descripción: La manzana es la tercera fruta de mayor consumo a nivel mundial y uno de los cultivos más importantes en Argentina siendo susceptible a sufrir infecciones fúngicas tanto en el campo como en la etapa postcosecha, causando grandes pérdidas económicas. Dichas infecciones pueden producirse en el exterior o en el interior de la fruta. Algunos de los hongos más frecuentemente hallados como agentes infecciosos pertenecen a géneros toxicogénicos, implicando un riesgo para la salud, especialmente cuando la fruta es destinada a la industria. Sin embargo, actualmente la única micotoxina legislada a nivel mundial en productos de manzana es patulina. En el presente trabajo de Tesis Doctoral se identificaron los principales géneros fúngicos causantes de enfermedades en manzanas cultivadas en el Alto Valle de Río Negro, Argentina, tanto en el campo como en la etapa postcosecha con destino a comercio en fresco e industrialización, respectivamente. Se analizaron un total de 140 manzanas destinadas a consumo en fresco, de las cuales el 86 % resultaron contaminadas en el exterior y el 34 % en el interior causando corazón mohoso (CM). Del total de 100 manzanas destinadas a industrialización, el 48 % presentaron contaminación externa y el 51 % en el centro de la fruta. Se logró identificar a Alternaria, género productor de micotoxinas, como el principal responsable de CM y el segundo género causante de lesiones externas en manzanas destinadas a consumo en fresco (21 %) e industrialización (46 %). Se demostró además que la incidencia de CM aumentó durante el almacenamiento. Dado que esta enfermedad es difícilmente detectada en fruta destinada a la industrialización, este resultado implica el posible procesamiento de fruta contaminada con el consecuente riesgo de la acumulación de micotoxinas de Alternaria en productos a base de manzana. Se identificaron un total de 120 aislamientos de este género según claves taxonómicas, resultando A. tenuissima el grupo-especie predominante (84 %), seguido por A. alternata (3 %), A. arborescens (1 %) y A. gaisen (1 %) y 11 % de los aislamientos presentaron características intermedias y se clasificaron como Alternaria sp. Estos grupos-especies pertenecen a la Sección Alternaria que comprende especies productoras de micotoxinas. Además, un total de 78 aislamientos se caracterizaron según sus perfiles de producción de metabolitos secundarios in vitro, determinado por cromatografía de ultra alta performance acoplada a detección UV y espectrometría de masa de alta resolución (HRMS/MS). Se lograron identificar 27 metabolitos secundarios y se observó una mayor capacidad metabólica de las cepas obtenidas de CM, implicando un mayor riesgo para los productos procesados. Posteriormente se evaluó el potencial toxicogénico in vivo, simulando condiciones de comercialización (T=25 °C) y almacenamiento (T=4 °C), incubándose 3 cepas previamente aisladas de manzana en el exterior y en el interior de frutos libres de contaminación. A 25 oC se encontró una mayor acumulación de micotoxinas, sin embargo, el almacenamiento en frío durante períodos prolongados no evitó la producción de toxinas de Alternaria en manzanas, siendo ácido tenuazónico (TeA) la micotoxina producida en mayores concentraciones en todas las condiciones. Las seis principales micotoxinas producidas por Alternaria, a saber alternariol (AOH), alternariol monometil éter (AME), altenueno (ALT), tentoxina (TEN), TeA, altertoxina-I (ATX-I), y cuatro formas modificadas de estas, alternariol-3-glucósido (AOH-3-G), alternariol-3-sulfato (AOH-3-S), alternariol monometil éter-3-glucósido (AME-3-G), y alternariol monometil éter-3-sulfato (AME-3-S), se cuantificaron en seis lotes de manzanas destinados a industrialización por cromatografía de ultra alta performance acoplada a espectrometría de masa y se monitoreó su concentración a lo largo del proceso productivo de jugo concentrado. Se encontró que las manzanas de variedad Granny Smith son menos susceptibles a la contaminación con estas micotoxinas que las de Red Delicious y que la clarificación es una etapa clave en la reducción de la concentración de las toxinas en el producto final. A su vez, se detectaron por primera vez en Argentina micotoxinas de Alternaria y sus formas modificadas en productos comerciales a base de manzana. Se determinó la presencia de AOH, AME, ALT, TEN, TeA, ATX-I, AOH-3-G, AOH-3-S, AME-3-G, y AME- 3-S en jugos de manzana clarificados y sin clarificar, mermeladas y papillas infantiles a base de manzana del mercado local. En los jugos clarificados se encontraron niveles detectables de AME, TEN, TeA, AME-3-S y AOH-3-G, mientras que en los sin clarificar se encontraron las mismas micotoxinas más AOH y en concentraciones mayores. En mermeladas se hallaron AME, TEN, TeA y AOH-3G, y en papillas infantiles AOH, AME, TEN y TeA. Con los resultados de incidencia natural de AOH, AME y TeA y datos de consumo provistos por el Ministerio de Salud, se realizaron análisis de exposición y caracterización del riesgo para los niños de entre 6 meses y 5 años de edad de la Argentina por el consumo de jugos de manzana clarificados y sin clarificar y papillas infantiles a base de manzana. Se encontró que el mayor riesgo de exposición afecta a los niños de entre 6 y 23 meses de edad y está asociado al consumo de papillas infantiles. Los metabolitos que representaron mayor riesgo fueron los pertenecientes al grupo de los alternarioles, con capacidad mutagénica y genotóxica. Estos resultados indican la necesidad de mejores estrategias de control de la contaminación de manzanas destinadas a la industria con cepas toxicogénicas de Alternaria y la necesidad de establecer legislación para estas micotoxinas. Por último, se establecieron las bases para un modelo basado en un análisis no dirigido por HRMS para la detección de lotes de manzana contaminados con micotoxinas de Alternaria como estrategia de control, lográndose diferenciar manzanas no contaminadas de contaminadas tanto en el exterior como en el interior de la fruta almacenadas a dos temperaturas diferentes.

Descripción: Las propiedades mecánicas de frutas y vegetales influencian en forma importante la textura de los mismos, la cual es uno de los principales atributos de calidad para determinar su aceptación. Las propiedades viscoelásticas de las frutas cambian ampliamente durante el procesamiento de las mismas, debido a las alteraciones de los componentes estructurales a diferentes niveles y sus interacciones químicas y físicas. Los métodos de medición de las características reológicas que utilizan pequeñas deformaciones proveen información sobre la microestructura del tejido, la cual es determinante en la conducta físico–mecánica exhibida. El objetivo general de esta tesis fue investigar las propiedades reológicas a pequeñas deformaciones de manzana y melón sometidos a distintos procesos de conservación y transformación y su posible relación con los cambios ultra y micro estructurales. Los procesos estudiados fueron: tratamiento térmico; deshidratación osmótica en solución acuosa de glucosa, con y sin agregado de calcio, a presión atmosférica o bajo vacío; escaldado en vapor y/o ultrasonido. Las muestras tratadas mostraron una disminución en el módulo de almacenamiento (G´) comparadas con el tejido fresco. Todas las muestras mostraron un comportamiento de sólido, con G´ dominando la respuesta viscoelástica. Los datos experimentales de fluencia fueron ajustados según el modelo de Kelvin generalizado con seis elementos con un coeficiente de correlación > 0,999. En general, las capacitancias inicial, viscoelásticas y viscosa aumentaron significativamente con los tratamientos, mientras que los tiempos de retardo permanecieron aproximadamente constantes. Estos resultados se correlacionaron con los cambios micro y ultraestructurales de los tejidos. La información obtenida permitirá lograr un mejoramiento en la calidad textural de las frutas procesadas a nivel comercial, a través de un mejor entendimiento de las alteraciones de los tejidos y su correlato a nivel mecánico.

Descripción: Se evaluaron los efectos causados por el proceso de deshidratación osmótica consoluciones de glucosa, trehalosa, jarabe de maíz de alta maltosa y maltosa, para alcanzaractividades de agua (aw) en equilibrio de 0,97 y/o 0,94 en el tejido parenquimático de manzana. La estructura (estudiada mediante microscopía óptica y electrónica de transmisión),las propiedades reológicas (estudiadas a altas y bajas deformaciones) y la movilidad moleculardel agua (estudiada mediante espectros de 1H–RMN) de la manzana fueron significativamenteafectadas por los tratamientos. Los tejidos deshidratados presentaron una textura más blanda y deformable que losfrescos y perdieron dureza y su estado crujiente. Las propiedades de compresión cambiaronabruptamente luego del tratamiento de deshidratación a aw 0,97, mientras que la reducción dela aw hasta 0,94 produjo una respuesta más similar a la de las muestras frescas. Luego de la ósmosis, los módulos G’ y G’’ indicaron una estructura que conservaba sucomportamiento de gel débil. La deshidratación provocó un aumento de las capacitancias nombradas J0, J1 y J2 y dela fluidez 1/ηN de las matrices. Fue posible determinar una fuerte disminución en la movilidad del agua debido aldescenso de humedad en el tejido. La relajación de los protones del agua exhibió uncomportamiento bi y triexponencial, que indicó la presencia de poblaciones de agua dediferente movilidad. La naturaleza del agente osmótico empleado y el nivel de aw alcanzado influyeron en elcomportamiento frente a la compresión, en la movilidad molecular del agua y en la estructurade la muestra, mientras que no se distinguieron diferencias físicas en los ensayos a bajasdeformaciones.

Descripción: Las micotoxinas, son contaminantes naturales que afectan la producción de alimentos, provocando fuertes impactos económicos y sobre la salud humana y animal. Se realizo el primer estudio de ocurrencia natural de patulina en productos sólidos y semisólidos, elaborados con manaza y pera. Para ello se desarrolló y validó una metodología de análisis. El 21 % de los productos analizados presentaban contaminación. El puré de manzana fue el producto mas contaminado con el 50% de muestras positivas y con un nivel máximo de 221 μg/kg. Se procedió a aplicar una metodología emergente, luz pulsada con el fin de bajar la contaminación de patulina. La aplicación de esta técnica por 10 segundos permitió reducir un 49% la contaminación de patulina en pure de manzana y un 60% en jugos de manzana. Las fumonisinas afectan principalmente al maíz. Se estudió como se modifica el nivel de contaminación al procesarse el maíz por molienda húmeda a escala planta piloto y en una planta industrial. Se cuantificó las fumonisinas libres en los productos obtenidos. Se realizó un balance de masa mostrando una pérdida entre el 85-99 % de las fumonisinas que se encontraban originalmente en el maíz. Se estudió la posibilidad que esta reducción se deba a la transformación de las fumonisinas en alguno de sus derivados. Se desarrolló metodología para determinar fumonisinas unidas e hidrolizadas en harina de maíz y en un producto extrudado. Al realizar un balance entre las fumonisinas totales presentes en el maíz y las presentes en el chizito, se encontró mayor cantidad en el maíz, lo cual indicaría que la reducción de fumonisinas libres no se debería a una hidrólisis o unión a la matriz.

Descripción: El secado comercial de frutas involucra usualmente tratamientos de presecado (escalcado y deshidratación osmótica utilizando azúcares) dirigidos ya sea a mejorar la calidad del producto final o a mejorar la cinética de secado. La literatura sobre el efecto de estos tratamientos en la velocidad de transporte de humedad durante el secado convencional es aparentemente contradictoria. Ello puede atribuirse a la complejidad del proceso simultáneo de transferencia de calor y de masa durante el secado; a la gran variación en las propiedades físicas y estructurales entre frutas y vegetales y a la heterogeneidad estructural de los materiales biológicos. Los tejidos celulares son sistemas multifase y el agua puede migrar hacia fuera de las células por tres caminos posibles: por transporte transmembrana, por transporte simplástico y/o por transporte apoplástico, siendo este último la vía preferida por especies pequeñas como el agua. La impregnación con azúcares y el tratamiento térmico afectan, en mayor o menor grado de acuerdo a la severidad del proceso, la estructura del tejido vegetal, variando las características de la matriz y alterándose en consecuencia sus propiedades de transporte. El objetivo general de esta tesis fue analizar el efecto de las características estructurales en el transporte de agua durante la deshidratación en corriente de aire de frutas, aportando al conocimiento de los fenómenos de transporte en tejidos biológicos . Específicamente, se estudió el efecto del escalado y/o la impregnación con glucosa a presión atmosférica o bajo vacío en la cinética de secado de manzana. La evolución de los valores de densidad aparente, y en consecuencia, de la porosidad, fue correlacionada con las alteraciones micro y ultraestructurales sufridas por el tejido durante el tratamiento osmótico observadas en MO y ESEM. Los pretratamientos de escalcado y/o de deshidratación con glucosa (a presión atmosférica o bajo vacío) decrecieron significativamente la velocidad de secado en corriente de aire a 60°C durante el primer período de velocidad de secado decreciente de placas de manzana. El análisis de los cambios histológicos y ultraestructurales por microscopía óptica y microscopía electrónica de transmisión indicó que los distintos tratamientos no parecieron alterar las paredes celulares en forma severa (excepto en el escaldado). Pero hubo diferencias según el pretratamiento en la cantidad de glucosa incorporada, el encogimiento volumétrico, la ganancia de sólidos, la pérdida de agua y la pérdida de peso y la disrupción de las membranas celulares. La conducta durante el secado de las manzanas frescas, escaldadas, osmotizadas y escaldadas-osmotizadas fue comparada y explicada en base a los fenómenos citados, los que modificarían en mayor o menor grado la resistencia del tejido al flujo de agua, ya sea aumentándola o disminuyéndola.

Descripción: El objetivo general de esta tesis fue evaluar el efecto de la aplicación de radiación UV-C y luz pulsada (LP) en combinación con otros factores de conservación microbianos y/o no microbianos (pretratamientos de escaldado e inmersión en soluciones antipardeamiento), sobre la calidad de rodajas de manzana (propiedades ópticas, características reológicas), con miras al desarrollo de nuevas tecnologías de conservación de frutas mínimamente procesadas que permitan conservar las características de calidad. La irradiación de rodajas de manzana con luz UV-C o LP produjo un incremento significativo del pardeamiento superficial, el cual fue función de la dosis aplicada y el tiempo de almacenamiento a 4-5 ºC. Los cambios provocados sobre el comportamiento reológico fueron menores y se asociaron con una leve pérdida de rigidez del tejido irradiado durante el almacenamiento, reflejado fundamentalmente en una disminución de los módulos de almacenamiento (G’) y de pérdida (G’’) y un aumento en las capacitancias J0, J1 y J2. Los pretratamientos de escaldado e inmersión en solución antipardeamiento de ácido ascórbico/cloruro de calcio fueron efectivos para inhibir el pardeamiento superficial provocado por la luz UV-C en todas las dosis evaluadas, siendo la solución antipardeamiento la que produjo mayor estabilidad en el color durante el almacenamiento y menores cambios en las propiedades mecánicas y viscoelásticas del tejido. En las rodajas irradiadas con LP la solución antipardeamiento fue menos efectiva para inhibir el pardeamiento en las muestras irradiadas a las dosis más altas. Los cambios observados en el color y en el comportamiento reológico de las muestras sometidas a los diferentes tratamientos pudieron ser correlacionados en parte con las observaciones micro y ultraestructurales de los tejidos. Por otro lado, a pesar de que la aplicación de la solución antipardeamiento redujo el efecto de la irradiación sobre la inactivación de microorganismos, los recuentos de microorganismos inoculados y de flora nativa al finalizar el almacenamiento fueron menores que en las rodajas no expuestas a la irradiación UV-C. Los resultados indican que tanto la radiación UV-C como la LP combinadas con un pretratamiento antipardeamiento adecuado podrían ser utilizadas en la industria de frutas minimamente procesadas para extender su vida útil/aumentar su inocuidad, como integrantes de un sistema multifactorial de conservación.

Descripción: El objetivo general de esta investigación ha sido evaluar la respuesta de una matriz frutícolaporosa (manzana) sometida previamente a diferentes tipos de impregnación (bajo vacío, IV, ya presión atmosférica, IA) con calcio como componente fisiológicamente activo, a lo largo delproceso de deshidratación en corriente de aire, en términos de sus propiedades físico-químicasy estructurales, con el fin de desarrollar nuevos productos frutícolas que, además de mantenercaracterísticas sensoriales de excelencia, contribuyan a mejorar la salud y/ó reducir el riesgo deenfermedades en la población. La cantidad de calcio presente en 200 g de fruta IA ó IV satisfizo alrededor del 11-17% dela ingesta diaria recomendada (1000 mg) respectivamente, mientras que en 50 g de fruta IA ó IV y deshidratada a presión de vapor relativa ≈ 0,30 se satisfizo alrededor del 18-26% dedicha ingesta respectivamente. Respecto a la porosidad, las muestras IA presentaron valoressimilares al tejido fresco, desarrollando altos valores al final del secado; sin embargo lasmuestras IV se caracterizaron por valores despreciables, desarrollando bajos valores durante elsecado. Las muestras impregnadas y no impregnadas presentaron el mismo comportamientomecánico durante el secado: un aumento de la fuerza máxima de ruptura con la disminución dela humedad, y una disminución y posterior incremento de la rigidez; estos efectos fueron máspronunciados en las muestras impregnadas. Tanto en las muestras impregnadas como en las noimpregnadas, la disminución de la movilidad del agua durante el secado siguió un perfilsimilar: una disminución severa de la misma, caracterizada por tres poblaciones a humedadesaltas, dos a humedades intermedias y una a bajas humedades; no se observaron diferenciasimportantes entre los tratamientos. Los procesos de impregnación provocaron el pardeamientode los productos, siendo el mismo más evidente a medida que transcurría el secado, y mássevero en las muestras tratadas al vacío. Todos estos cambios pudieron ser correlacionados, enparte, con las observaciones ultra y micro-estructurales de los tejidos. El agregado de trehalosaal medio de impregnación resultó en productos deshidratados con menores daños estructurales,mejores características texturales y menor pardeamiento. El importante aporte de calcio y los resultados obtenidos de los diferentes estudios sugierenque estos métodos de impregnación pueden ser utilizados para diseñar alimentos funcionalesen base a matrices de frutas y vegetales con calcio incorporado.

Descripción: El objetivo general de esta tesis fue investigar el efecto de los cambios ultra ymicroestructurales en las propiedades reológicas y texturales de tejido de fruta sometido adistintos procesos mínimos de conservación. Los productos vegetales estudiados fueronmanzana y pera y los procesos estudiados consistieron en: a) tratamientos térmicos suaves ydeshidratación osmótica a presión atmosférica con glucosa, con o sin el agregado de calcio, entejido de manzana; b) aplicación de luz ultravioleta combinada con un pretratamientoantipardeamiento y aplicación de pulsos de luz combinada con un pretratamientoantipardeamiento en tejido de manzana; c) aplicación de luz ultravioleta y solución deperóxido de hidrógeno combinada con un pretratamiento antipardeamiento en tejido de pera. Los cambios provocados tanto a nivel textural como reológico fueron importantes parael tejido de manzana escaldado y deshidratado osmóticamente (con o sin calcio) y se asociaroncon pérdidas de crujencia, jugosidad, dureza y fracturabilidad, reflejado fundamentalmente enuna disminución de los parámetros mecánicos, de los módulos de almacenamiento (G’) y depérdida (G’’) y un aumento en las capacitancias J0, J1, J2 y 1/ηN. La irradiación con luz UV-C o LP en el tejido de manzana provocó leves cambios enlas propiedades texturales y reológicas, en cambio el tejido de pera fue más sensible al efectode la luz UV-C provocando una disminución en la dureza y la fracturabilidad, en los módulosde almacenamiento (G’) y de pérdida (G’’) y un aumento en las capacitancias J0, J1, J2 y 1/ηN. Los cambios observados en la textura y en las propiedades reológicas (a pequeñas ygrandes deformaciones) de las muestras sometidas a los diferentes tratamientos pudieron sercorrelacionadas con los cambios micro y ultraestructurales de los tejidos. Importantescorrelaciones fueron encontradas entre los atributos texturales y las propiedades reológicasutilizando el análisis de regresión de cuadrados mínimos parciales. La integración de los resultados permitió obtener una comprensión más clara de larelación entre la percepción de la textura, la reología y la estructura del mismo en alimentosmínimamente procesados, donde la textura es un atributo relevante.

Descripción: La presencia de los hongos toxicogénicos y sus metabolitos tóxicos en los productos de interés agroalimentario es uno de los principales problemas sanitarios y económicos en Argentina. El uso indiscriminado de fungicidas de origen sintético para la prevención de la contaminación ha derivado en el desarrollo de poblaciones resistentes, lo que demanda el uso de dosis más elevadas y sustancias más agresivas para su control, con el consecuente aumento de residuos tóxicos en los productos agroalimentarios. Es por ello que, en los últimos años, se ha incrementado la búsqueda de productos naturales como agentes antifúngicos para su empleo en cultivos agrícolas, que no contaminen el medio ambiente y no dejen residuos tóxicos en los productos tratados. Entre estas alternativas, se encuentra el quitosano, un polisacárido derivado de la quitina, buen formador de biopelículas, de amplio espectro antimicrobiano, no tóxico, biocompatible y biodegradable. Se utilizó quitosano de alto grado de pureza, grado de desacetilación >85% y peso molecular medio-bajo (5-80 kDa). Se evaluó la capacidad de distintos ácidos orgánicos para aumentar la solubilidad del quitosano en soluciones acuosas, encontrándose que el ácido acético permitió solubilizarlo a menores concentraciones que los otros ácidos, por lo que se seleccionó como disolvente. Se realizaron pruebas de estabilidad de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% esterilizadas por calor y posteriormente almacenadas a temperatura ambiente (25ºC) y de refrigeración (4ºC). Los resultados mostraron que las soluciones esterilizadas por calor fueron estables durante 12 semanas a ambas temperaturas de almacenamiento. Se utilizaron dos cepas de Alternaria spp. y dos de Penicillium expansun que fueron seleccionadas por su agresividad y capacidad de colonización de los alimentos y de producción de micotoxinas. Se evaluó el efecto in vitro de diferentes concentraciones de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% sobre el desarrollo de las mismas en Agar Papa Dextrosa (APD). El tratamiento inhibió completamente el desarrollo de ambas cepas de Penicillium expansum a una dosis de 4 mg/ml y de A. arborescens y A. tenuissima a la dosis de 2 mg/ml. Las soluciones de quitosano que causaron la inhibición completa del desarrollo de P. expansum y Alternaria spp. en el ensayo in vitro, fueron utilizadas para evaluar el efecto in vivo de soluciones de quitosano sobre el crecimiento de los hongos en manzanas y frutos de tomate, respectivamente. La aplicación de solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% sobre manzanas inoculadas con P. expansum presentó un efecto fungistático sobre el hongo, causando una máxima reducción del desarrollo del 46%. Sobre tomates inoculados con Alternaria spp. mostró una reducción promedio del 93% para ambas especies. A partir de las placas de APD utilizadas en el ensayo in vitro se cuantificó la producción de toxinas de P. expansum y Alternaria spp. La producción in vitro de PAT por P. expansum y de TA por A. arborescens y A. tenuissima se incrementó cuando se utilizaron dosis intermedias (efecto fungistático) de soluciones ácidas de quitosano. Sin embargo, estas soluciones redujeron la acumulación de AME y AOH por A. arborescens y A. tenuissima in vitro. Se evaluó la concentración de micotoxinas producidas por ambos géneros fúngicos en el ensayo in vivo. La presencia de soluciones de quitosano no tuvo un efecto significativo sobre la producción de PAT en manzanas por cepas de P. expansum. La aplicación de la solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% a una dosis de 2 mg/ml inhibió la síntesis de TA por ambas cepas de Alternaria spp. sobre frutos de tomate. No se observó un efecto significativo sobre la producción de AME por ambas especies de Alternaria. La solución de quitosano en ácido acético inhibió completamente la síntesis de AOH por A. arborescens en tomates a una dosis de 2 mg/ml, pero no por A. tenuissima, que fue capaz de sintetizarlo en bajos niveles.