elocation-id: e3794
El objetivo de esta investigación fue analizar las propiedades nutraceúticas del higo (Ficus Carica L.) cv. Nezahualcóyotl deshidratado mediante osmo-convección. Debido a la escasa información sobre esta variedad en México, se evaluó el impacto del método de deshidratación en los compuestos bioactivos del fruto. El estudio se realizó en Texcoco, Estado de México, en 2024, utilizando 120 plantas de higuera en producción orgánica. Se tomaron 36 frutos aleatoriamente y se sometieron a deshidratación osmótica con concentraciones de sacarosa del 0, 40, 50 y 60%, seguida de deshidratación convectiva a temperaturas de 50, 60 y 70 °C. Se estableció un diseño completamente aleatorizado, donde se analizaron los datos a través de Anova, pruebas de Duncan o pruebas no paramétricas de Kruskal-Wallis según la naturaleza de las variables. Los resultados mostraron que los higos deshidratados osmóticamente con concentraciones de sacarosa del 40-50% y temperaturas convectivas de 50-60 °C presentaron la mayor retención de fenoles totales, alcanzando valores de hasta 1 652.96 mg taninos g-1 peso fresco. Además, la capacidad antioxidante aumentó en un 54% en comparación con el higo fresco, mientras que la vitamina C sufrió una degradación significativa a temperaturas superiores a 60 °C. Estos hallazgos aportan información sobre la variedad de higo Nezahualcóyotl y sugieren que la combinación de deshidratación osmótica y convectiva es una estrategia eficaz para conservar y potenciar las propiedades nutraceúticas que pueden tener impacto agroindustrial y comercial.
Ficus carica L., compuestos bioactivos, cv. Nezahualcóyotl, ósmosis.
El higo (Ficus carica L.) es una fruta ampliamente cultivada en el Mediterráneo y Medio Oriente, con un alto valor nutricional debido a su composición fitoquímica rica en compuestos bioactivos que confieren al higo propiedades antioxidantes y beneficios potenciales para la salud, justificando su clasificación como un alimento nutracéutico (Hosseini et al., 2024). Introducida en México en 1560, ha ganado popularidad en el mercado moderno gracias a su alto contenido de azúcares, minerales y antioxidantes (Fernandez-Valdespino, 2016).
Actualmente, la producción mundial de higos abarca 54 países, Turquía es el principal productor mientras que Morelos, México, lidera la producción nacional (SIAP, 2023). A pesar de su potencial nutraceútico, el higo es capaz de desarrollarse en ambientes semidesérticos, subtropicales y moderadamente templados, es una especie con potencial y representa una oportunidad económica atractiva en el mercado externo.
En el Colegio de Posgraduados se han colectado diversos frutos, producto del cuidado del cultivo de higo en huertos familiares, teniendo así diversidad de tipos de frutos de higo entre ellos el que llamamos ‘Nezahualcoyotl’, accesión muy productiva y cuyas características han sido relacionadas en varios trabajos.
Por mucho tiempo, esta especie no ha recibido el reconocimiento que merece en México, a pesar de ser común en huertos familiares. En particular, se ha introducido una variedad originaria del Estado de México, denominada Nezahualcóyotl, sobre la cual aún se dispone de poca información (Fernández-Pavía et al., 2020). Sin embargo, la creciente demanda internacional ha impulsado su producción a nivel comercial, promoviendo la adopción de mejores prácticas de manejo para minimizar las pérdidas (INTAGRI, 2020).
Desde el punto de vista fitoquímico, el higo contiene una amplia variedad de compuestos bioactivos, destacando los ácidos fenólicos, que contribuyen a sus propiedades antioxidantes. Investigaciones recientes han revelado que las variedades de piel oscura contienen mayores concentraciones de compuestos fenólicos, reforzando su clasificación como alimento funcional (Hajam y Saleem, 2022).
Por otro lado, la deshidratación osmótica combinada con la deshidratación convectiva surge como una técnica prometedora para conservar el higo, mejorando la concentración de compuestos bioactivos (Vega-Gálvez et al., 2007). Para analizar la variedad Nezahualcóyotl se plantearon dos fases, la primera evaluó los valores nutracéuticos del higo fresco almacenado a bajas temperaturas y la segunda analizó el higo deshidratado por osmo-convección, siendo esta última el enfoque principal de la investigación.
Por lo tanto, esta investigación tuvo como objetivo analizar los valores nutraceúticos del higo (Ficus carica L.) cv. Nezahualcóyotl deshidratado por osmo-convección. La hipótesis planteada fue que la deshidratación osmo-convectiva aumenta la concentración de compuestos nutraceúticos. Asimismo, se contrastan los valores promedio de la primera y segunda etapa.
La investigación se llevó a cabo en los laboratorios generales del departamento de Fitotecnia de la Universidad Autónoma Chapingo, en el municipio de Texcoco, Estado de México, ubicado geográficamente entre los paralelos 19° 30’ 20’’ de longitud norte y 98° 52’ 55’’ de longitud oeste, con una altitud de 2 250 m. El estudio se realizó con el cultivo de higo (Ficus carica L.) variedad Nezahualcóyotl, bajo un método de producción orgánica bajo túnel de 6 m de altura.
Se tuvo un total de 120 árboles en bolsas de plástico negras con capacidad de 50 kg con un sustrato de mezcla de tierra, grava y vermiculita. Se controlaron todos los factores ambientales de producción. La cosecha se realizó después de 11 semanas desde el primer brote. Después, se evaluaron las propiedades nutracéuticas del fruto, muestreando de forma aleatoria 60 higos con características similares de forma, tamaño, color y maduración.
Para la deshidratación osmótica del fruto se propusieron concentraciones de sacarosa al 0, 40, 50 y 60%, y posteriormente para la deshidratación convectiva temperaturas de 50, 60 y 70 °C. Dichos valores fueron seleccionados para optimizar la retención de compuestos bioactivos en el higo deshidratado. Se incluyó un tratamiento sin sacarosa como referencia, mientras que los niveles de 40-50% se eligieron por su capacidad para preservar fenoles totales y evitar la degradación excesiva de la vitamina C.
Se obtuvieron un total de 12 tratamientos con tres repeticiones, dando un total de 36 frutos (Tabla 1). Las variables analizadas fueron: capacidad antioxidante mediante el método ABTS propuesto por Re et al. (1999), fenoles totales por el método de Folín Ciocalteu propuesto por Waterman y Mole (1994), azúcares totales por el método de Antrona propuesto por Whitam et al. (1972), azúcares reductores por el procedimiento de Nelson Somogy (1952), la acidez titulable se midió con el método AOAC 942.15 (AOAC, 1996), finalmente el contenido de vitamina C se determinó con el método de Folín, propuesto por Jagota y Dani (1982).
En la deshidratación de frutos se utilizaron 36 higos almacenados en refrigeración a 4 °C. El deshidratado se realizó en el laboratorio de lácteos del Campus Veracruz, Colegio de Postgraduados, ubicado en el municipio de Manlio Fabio Altamirano, Veracruz, México. Por tratamiento, se utilizaron tres frutos con características fisiológicas similares, los cuales se lavaron con agua destilada y se les retiró el pedúnculo. Posteriormente, fueron pesados y partidos por la mitad longitudinalmente sin llegar a separar ambas partes.
Se agregaron en vasos de precipitado con capacidad de 2 000 ml con la solución osmótica correspondiente a su tratamiento, y se colocó sobre una plancha de agitación que se mantuvo en movimiento a 600 rpm durante 12 h. Pasado el tiempo y antes de proceder a la deshidratación convectiva, los higos se retiraron de la plancha de agitación para ser secados y evaluar su pérdida de peso.
Para la deshidratación convectiva se utilizó un deshidratador de aire caliente de la marca Clint. En la cual, los higos deshidratados osmóticamente (tratamientos T4-T12) se colocaron en las charolas previamente desinfectadas para posteriormente configurar la temperatura deseada 15 min antes de colocar las charolas dentro del deshidratador para permitir que llegara a la temperatura ideal.
A lo largo del deshidratado convectivo se tomaron medidas de la pérdida de peso del fruto cada 15 min durante las primeras dos horas, cada 30 min a partir de la tercera a la sexta hora y en caso de ser necesario, cada hora a partir de la séptima hora, esto con el fin de conocer la perdida de humedad del fruto. Una vez estabilizado, el higo se retiró del deshidratador, se pesó y se envasó al vacío (Torrey CEEVM20003) para su almacenamiento a 4 °C hasta su análisis, aplicando los mismos estudios físicos y nutracéuticos que al higo fresco.
Más adelante, se realizaron análisis estadísticos para las variables nutraceúticas mediante estadísticos descriptivos y pruebas de normalidad de Shapiro-Wilk (α= 0.05). Las que cumplieron con normalidad se analizaron por análisis de varianza (Anova) con (α= 0.05). Se probó el modelo por normalidad en los residuos y homogeneidad de las varianzas e independencia.
Para las que cumplieron con el modelo, se hicieron pruebas post hoc a través de la prueba de rangos múltiples de Duncan (α= 0.05). Para aquellas que no cumplieron con la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk (α= 0.05) o con el modelo fueron sometidas a pruebas no paramétricas de Kruskal-Wallis. Para los cálculos se utilizó el paquete estadístico Statistical Analysis System (SAS) Versión 9 y el software R versión 4.4.3 (R Core Team, 2024).
A continuación, se muestran los resultados del análisis de la varianza y prueba de Duncan de las variables fenoles totales y azucares reductores (Tabla 2). La variable fenoles totales mostró diferencias altamente significativas (p= 0.0023). Se reporta su valor más alto en el T8 mientras que el valor más bajo se encuentra reportado en T11. Los T8 y T12 tiene similar comportamiento estadístico. Se utilizaron temperaturas de 40 °C a 70 °C y se encontró la mayor degradación de fenoles en la temperatura media; entre 50 a 60 °C.
Los tratamientos de deshidratación convectiva con altas temperaturas (70 °C) se comportan de forma similar, encontrando mayor variación en frutos deshidratados a 60 °C. Los testigos T1 y T2 reportan similitud en sus datos, mientras que en el testigo T3 se encontraron mayores valores de fenoles totales (Tabla 2).
Datos similares en otra variedad (Bela Petrovka) de higo realizada por Slatnar et al. (2011) encontraron que la aplicación de deshidratación osmótica en horno utilizada como pre-tratamiento para la deshidratación convectiva puede mejorar la retención de los compuestos bioactivos como los fenoles totales, entre ellos la epicatequina, catequina, ácido clorogénico, kaempferol-3-O-glucósido, luteolina-8-C-glucósido y rutina.
En la presente investigación se pudo observar que temperaturas de ≤50 °C y concentraciones de sacarosa (≤ 40%) ayudan a preservar la cantidad de fenoles dentro del fruto, mientras que temperaturas superiores a 80 °C degradan dichos compuestos. En los azucares reductores no se distinguieron diferencias significativas al 5% (p= 0.073), pero si al 10% (Tabla 2). Se reporta su valor más alto en T5 mientras que el valor más bajo se encuentra reportado en T1. Se observó que los tratamientos tuvieron un comportamiento similar.
Los resultados de esta investigación reportaron que las temperaturas muy bajas como T1 o muy altas como T12 presentan los resultados más bajos, siendo así, que el uso de temperaturas y concentraciones de sacarosa moderadas resultan en valores altos como T5, T6 e incluso T9. Yadav y Dubey (2019) realizaron deshidratación osmó-convectiva en diferentes frutos y vegetales. Ellos mencionan que este tipo de deshidratación a 50-60 °C y con 50% de sacarosa aumenta la concentración de sólidos solubles, como fructosa y glucosa. Temperaturas y concentraciones de sacarosa superiores pueden inducir reacciones de caramelización como la de Maillard, afectando la calidad final del producto.
En el análisis de Kruskal-Wallis de la capacidad antioxidante de los higos sometidos a deshidratación osmo-convectiva no mostraron diferencias significativas al 5% (p= 0.071), sin embargo, si hay diferencias al 10%. La variable mostró su valor más alto en T1 y su valor más bajo en T5, representando una diferencia del 27%. Todos los tratamientos se comportan de manera similar entre sí (Tabla 3). Los datos analizados dentro del experimento presentan sus valores más altos en T1, por lo que se estima que el uso de bajas temperaturas ayuda a conservar mejor los compuestos antioxidantes del fruto.
[i] Media ± error estándar. Trat = tratamiento; gpf⁻¹= gramos de peso fresco del fruto; mgatx= miligramos de antioxidante; mgglu= miligramos de glucosa; mgasc= miligramos de ácido ascórbico; Sign= significancia; ***= altamente significativo (p< 0.01); *= significativo (p≤ 0.05); *10= significativo al 10%.
Un ejemplo perfecto de lo mencionado por Andreou et al. (2021) se detectó en T6 y T11, los cuales tienen los siguientes valores más altos registrados en la variable. También, se identificaron concentraciones bajas de sacarosa (40%) y altas temperaturas (70 °C) en el T6, mientras que T11 presenta valores intermedios de temperatura (60 °C) y altos valores de sacarosa (70%). En estos valores se observa el efecto de como la solución osmótica añadida ayudó a estabilizar la perdida de agentes antioxidantes en el fruto.
Según el estudio de Landim et al. (2016) explicaron que temperaturas altas (≥ 80 °C) en contacto con la sacarosa añadida dentro del fruto puede afectar negativamente la capacidad antioxidante de los frutos deshidratados. El presente trabajo indica que a temperaturas de 70 °C la capacidad antioxidante disminuye en algunos tratamientos de manera no uniforme; por ejemplo, en T1 (50 °C, sin sacarosa) se obtuvo la mayor capacidad antioxidante (1 631.08 mgatx gpf-1), mientras que en T5 (60 °C, 50% sacarosa) se obtuvo la más baja (1 182.45 mgatx gpf-1).
Esto confirma que el calor tiene un impacto negativo en la capacidad antioxidante, aunque no se superó la barrera de 80 °C mencionada por Landim et al. Andreou et al. (2021) señalaron que la temperatura puede degradar antioxidantes, pero la sacarosa ayuda a estabilizarlos sin un efecto lineal. En este estudio, los tratamientos con 40-50% de sacarosa (T6 y T11) mostraron valores intermedios de capacidad antioxidante, sugiriendo un efecto protector, aunque no proporcional.
En los azúcares totales se identificaron diferencias altamente significativas (p= 0.004). Los valores más altos obtenidos pertenecen a T5, mientras que el más bajo se presenta en T10, teniendo una diferencia del 58% entre ellos. T4, T5 y T6 presentan rangos similares entre si, con un 40% de sacarosa y T7, T8 y T9 tienen similares respuestas con un 50% de concentración de azúcar. Tratamientos con concentraciones de sacarosa de 60%, así como los testigos presentan rangos diferentes entre si (Tabla 3).
En este experimento se observan comportamientos de cantidad de azúcares totales similares en higos que comparten concentraciones de sacarosa moderadas (40 y 50%), mientras que concentraciones superiores y testigos reportan comportamientos diferentes entre si. Sin embargo, la cantidad de azucares totales es directamente proporcional a la concentración de sacarosa dentro de la solución osmótica a la que fueron sometidos. Algunos autores coinciden en que la deshidratación osmo-convectiva afecta significativamente el contenido de azúcar del producto final.
Estudios realizados por de Mello Jr. et al. (2019) en higos verdes deshidratados indicaron que la deshidratación osmótica, como pretratamiento a la convectiva, incrementa la concentración de sólidos al reducir el agua, aunque el tiempo y temperatura del secado convectivo pueden afectar la pérdida de líquidos. Independientemente de la sacarosa añadida, temperaturas bajas (45-55 °C) favorecen la ganancia de azúcares. Pandidurai y Vennila (2020) señalaron que temperaturas altas aceleran el secado y aumentan los sólidos solubles, mejorando la calidad del producto. Andreou et al. (2021) destacaron que optimizar la sacarosa según el peso del higo mejora sus características sensoriales.
La acidez titulable (Tabla 3) de los higos sometidos a deshidratación osmo-convectiva con diferentes tratamientos de sacarosa y temperatura mostraron diferencias altamente significativas (p= 0.0007). Los resultados indican que el valor más alto fue en el T5 y el más bajo en el T6 con una diferencia del 68%. Los T2 y T10 tienen comportamientos parecidos, así como los testigos T2 y T3 que no tuvieron azúcar añadida en su proceso de deshidratación. Por otro lado, T9 y T11 a pesar de tener concentraciones de sacarosa y diferentes temperaturas presentan comportamientos similares.
Los resultados obtenidos en este experimento coinciden con la literatura consultada, pues los datos muestran que T4 y T6 que presentan bajas concentraciones de sacarosa (40%) a diferentes temperaturas son los valores más bajos reportados. Aquellos frutos sometidos a concentraciones de sacarosa más alta conservan mejor los ácidos del fruto, lo que podría indicar que niveles de sacarosa superiores a 40%, sin sobrepasar la capacidad de saturación de la solución osmótica, pueden ayudar a conservar los ácidos benéficos del fruto. Moustafa et al. (2016) encontraron que la acidez titulable en higos y ciruelas puede reducirse debido al intercambio de agua y solutos durante la deshidratación osmótica.
Sin embargo, la sacarosa añadida puede ayudar a conservar los ácidos si las temperaturas no son demasiado altas. Además, temperaturas elevadas y tiempos prolongados de secado favorecen la degradación de los ácidos orgánicos. En el Tabla 3 se muestran datos sobre la vitamina C, los cuales presentaron diferencias significativas (p= 0.014). El valor más alto reportado se encuentra en el T1, mientras que el valor más bajo se reporta en T3. El T1 presenta comportamientos de rangos similares a T6 y T7, pero diferentes al resto. T1, que presenta al testigo deshidratado a 50 °C comparte el rango de temperatura con T7, mientras que T6 reporta bajas concentraciones de sacarosa (40%) a altas temperaturas (70 °C).
Lo anterior permitió distinguir que la vitamina C es un compuesto sensible al calor, lo que indica que altas temperaturas durante la deshidratación convectiva pueden reducir su contenido. Sin embargo, López et al. (2010) encontraron que pretratamientos con soluciones osmóticas al 40-50% coadyuven a preservar la vitamina C. En este estudio, T1, sin sacarosa y con baja temperatura, conservó mejor el ácido ascórbico, mientras que en T6 y T7, concentraciones moderadas de sacarosa también contribuyeron a su estabilidad durante la deshidratación convectiva.
A continuación, se presenta una comparación nutraceútica entre promedios nutracéuticos del higo fresco almacenado a 4 °C y del higo deshidratado por osmo-convección con distintos tratamientos de temperatura y sacarosa con el fin de evaluar los compuestos bioactivos esenciales y comparar el balance entre la necesidad de conservar el higo y maximizar sus beneficios nutricionales (Tabla 4).
La capacidad antioxidante de los higos deshidratados presentó valores más altos en comparación con los higos almacenados en frío. T11 mostró un valor más alto con un 54% respecto al higo fresco. La deshidratación osmótica a temperaturas adecuadas favorece la retención de antioxidantes (Fernandes et al., 2008).
A su vez, los fenoles totales fueron mayores en los higos deshidratados, especialmente en T8 que mostró un 58.24% más en comparación con el higo almacenado en frío. La combinación de deshidratación osmótica y convectiva protegió mejor los compuestos fenólicos que en el higo fresco almacenado en frío (Vega-Gálvez et al., 2007). Respecto a los azucares, los higos deshidratados presentaron mayores concentraciones de azucares tanto en totales como en reductores.
En T5 los frutos mostraron mayor contenido de azucares con una diferencia del 97.6% respecto al higo fresco. Esto resulta de la adición de sacarosa en el proceso osmótico favorece la concentración de azucares. La acidez titulable aumentó en los higos deshidratados, especialmente en aquellos tratamientos donde se utilizan las temperaturas más altas, pues la concentración de ácidos orgánicos aumentan al reducir el contenido de agua (Mandala et al., 2005).
Finalmente, la vitamina C del higo fresco almacenado a bajas temperaturas se conservó mejor que en los higos deshidratados debido a que el ácido ascórbico tiende a degradarse a altas temperaturas (Lee y Kader, 2000). Sin embargo, algunos tratamientos osmóticos mostraron una mejor retención del compuesto.
La investigación cumplió con su objetivo. Se evidenció que este proceso permite conservar y mejorar la concentración de compuestos bioactivos como fenoles totales y azúcares, con una reducción significativa de la vitamina C debido a su susceptibilidad térmica. Estos hallazgos demuestran que la combinación de deshidratación osmótica y convectiva, con temperaturas adecuadas, optimiza la estabilidad nutraceútica del fruto, ofreciendo alternativas para su conservación y potencial uso en alimentos funcionales.
La caracterización detallada de esta variedad, aún poco estudiada, contribuye al conocimiento sobre su calidad nutraceútica y abre nuevas oportunidades para su valorización agroindustrial y comercial. Se proponen futuros estudios en la evaluación sensorial y estabilidad del producto deshidratado en almacenamiento prolongado.
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