Características de calidad de fresas cultivadas en sistema sin sueloestudio metabolómico preliminar

Resumen

La relación directa entre la calidad de la fresa y su contenido en metabolitos determina la necesidad de estudiar su composición química utilizando metodología analítica que permita la identificación y cuantificación exacta y reproducible del mayor número posible de compuestos relacionados con sus cualidades organolépticas, nutricionales y nutracéuticas. La importancia económica de la fresa en la provincia de Huelva y la competitividad existente dentro del sector hace necesario el desarrollo de nuevos métodos de producción, que basados en la manipulación de los recursos naturales (luz, agua y nutrientes), mejoran la resistencia de la planta, la productividad, la calidad y propiedades nutracéuticas. En este sentido, los cultivos sin suelo parecen una alternativa prometedora para incrementar la sostenibilidad y competitividad del cultivo de la fresa. Asimismo, la introducción de variedades precoces, que permiten la producción fuera de temporada, es otro de los retos que se plantea el sector. La calidad de la fruta, incluyendo las características nutricionales y nutracéuticas, está influenciada por la variedad, las prácticas de cultivo, el clima y la región de producción así como por el tiempo de muestreo, el grado de madurez y los estresantes bióticos y abióticos. Por lo tanto, muchas variables pueden afectar considerablemente los valores dietéticos de la fruta y numerosos estudios se han centrado en explicar las relaciones entre la calidad de la fruta y estos factores. Es por ello que este trabajo de Tesis Doctoral, se han estudiado y analizado varias variedades de fresa cultivadas en sistema de cultivo sin suelo en diferentes condiciones agronómicas, y en sistema convencional con el fin de evaluar el efecto de estas condiciones agronómicas y ambientales sobre la calidad de la fresa. Los resultados de este trabajo se han desglosado en tres capítulos. En el primero de ellos, se proporciona un conocimiento más profundo de la composición orgánica e inorgánica de la fresa para evaluar el efecto de los métodos de producción sobre la calidad de la misma. Para ello, se utilizaron dos grupos de muestras: el grupo I formado por seis variedades de fresas, Camarosa, Candonga, Chiflón, BG 269, Tamar y Diamante cultivas en un sistema sin suelo usando fibra de coco como sustrato, y el grupo II integrado por cinco variedades, Camarosa, Candonga, Medina, Marina y Ventana cultivadas en sistema convencional. Con el fin de evaluar la calidad de la fresa se determinaron varios parámetros químicos (sólidos, solubles, azúcares, ácidos orgánicos y elementos minerales) en distintas variedades de fresa. Además, se investigaron las diferencias entre las fresas cultivadas en el sistema sin suelo frente al sistema de cultivo convencional aplicando técnicas estadísticas multivariantes. Los análisis se llevaron a cabo mediante cromatografía líquida (HPLC-DAD-RID) para la determinación de los azúcares y los ácidos orgánicos, y espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) para la determinación del contenido mineral. Se observaron diferencias significativas entre las variedades basadas en la composición mineral y la concentración de glucosa y fructosa en ambos sistemas de cultivo. Sin embargo, no se detectaron diferencias significativas en la acidez. Tamar y Camarosa fueron las variedades más dulces entre todas las variedades cultivadas en el sistema sin suelo y el sistema convencional, respectivamente. Ambas variedades también presentaron la mayor proporción azúcares totales en relación al contenido en ácidos totales. Cuando se compararon ambos sistemas de cultivo también se observaron diferencias significativas en el contenido de minerales, azúcares y parámetros relacionados. En el segundo capítulo se evalúa la influencia de los factores ambientales, el tiempo de muestreo y el genotipo sobre la calidad nutricional y nutracéutica de la fresa, en base a los cambios en la concentración de metabolitos primarios (azúcares y ácidos orgánicos) y secundarios (compuestos fenólicos) y su bioactividad (actividad antioxidante). El estudio de los metabolitos se realizó en tres variedades de fresa cultivadas en sistema de cultivo sin suelo bajo diferentes condiciones agronómicas (detalladas en la parte experimental del capítulo II). Las tres variedades fueron elegidas en base a su sensibilidad a las condiciones ambientales: Palomar (muy sensible), Festival (sensible) y Camarosa (resistente). A lo largo de la campaña se realizaron tres muestreos: diciembre (producción extra temprana), enero y marzo (producción temprana). Los análisis se llevaron a cabo mediante cromatografía líquida (HPLC-DAD) y espectrofotometría uv-vis. Los resultados obtenidos mostraron que la variedad Festival fue el genotipo con mayor contenido de azúcares y mayor valor para la proporción azúcares totales/ácidos totales, mientras que la variedad Camarosa fue más rica en antocianos. Con respecto al tiempo de muestreo, se observaron que la fresa cosechada en enero y marzo tenía mayor calidad. La fresa cosechada en enero fue más rica en compuestos fenólicos mientras que la fresa cosechada en marzo fue más rica en compuestos relacionados con el sabor (azúcares y ácidos orgánicos). En el tercer capítulo se ha utilizado una estrategia metabolómica no dirigida (untargeted metabolomic) para caracterizar los metabolitos primarios en diferentes variedades de fresa y estudiar también sus alteraciones en respuesta a diferentes condiciones de cultivo y al estrés ambiental. Se analizaron tres variedades de fresa con diferentes sensibilidad a los factores ambientales (Camarosa, Festival y Palomar) cultivadas en sistemas sin suelo, usando varias condiciones agronómicas: tres niveles de conductividad eléctrica (EC = 1, 2 and 3 dS/m), dos tipo de cobertura (tapada ó destapada) y tres tipos de sustratos (fibra de coco, perlita y lana de roca). Los metabolitos primarios fueron perfilados por cromatografía de gases acoplada con espectrometría de masas (GL- MS). Los resultados obtenidos mostraron la existencia de una alteración significativa en los metabolitos primarios en las tres variedades de fresa estudiadas, incluyendo azúcares (fructosa, glucosa), ácidos orgánicos (ácido málico, ácido cítrico) y aminoácidos (alanina, treonina, ácido aspártico), entre otros.