WO2002085137A1 - Tratamiento postcosecha de frutas y hortalizas mediante pulsos de irradiación ultravioleta - Google Patents

Tratamiento postcosecha de frutas y hortalizas mediante pulsos de irradiación ultravioleta Download PDF

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Juan Carlos ESPÍN DE GEA
Emma Cantos Villar
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Definitions

  • Resveratrol synthesis has been shown to be induced by stressful situations on the vine (salt stress, infection, etc.).
  • this molecule is a phytoalexin, that is, a compound generated by the plant to defend itself against an eventual attack by pathogens or adverse circumstances.
  • Cantos et al. (2000) studied the effect of ultraviolet irradiation on grapes already harvested, confirming a substantial increase in the resveratrol content.
  • the present invention aims to combine the desire to obtain grapes with a high content of active phenols such as resveratrol, with the possibility of doing so using cheap techniques that are adaptable to any industry.
  • the goal get high grapes Resveratrol content for fresh consumption (table grapes), or for making juices or red wine.
  • resveratrol in therapeutic formulations (No. 9902304.6; WO0021526; US6048903). In all of them resveratrol is either chemically synthesized or purchased from commercial companies.
  • the present patent proposes, through a tunnel of ultraviolet lamps, the treatment of collected grapes, which, subjected to irradiation pulses of less than one minute, have increased their resveratrol content by 10 times or more.
  • the process is inexpensive, easy to adapt to any industry, and does not require highly qualified personnel for its management.
  • the object of the present invention is to increase the resveratrol content of table grapes by means of irradiation pulses in a tunnel of ultraviolet-C lamps.
  • the pulses are less than 1 minute and the irradiation power can be in the range of 30 to 510W.
  • the resveratrol content of the treated grape increases 10 times or more. In this way, simple and cheap, you get a grape with a significant increase in its beneficial properties for health.
  • the present invention involves a simple and concrete methodology. It is based on the irradiation of table grapes with ultraviolet-C lamps in pulses of less than 1 minute and with powers that can range from 30 to 510 W. For this, the bunches of grapes transported on a belt pass through a tunnel that It contains a series of lamps, for example 17 30W lamps, with individual ignition, so that the sum of the total power can be modulated. This tunnel contains a fan at one end and vents for air evacuation on the sides. In this way it is avoided that the interior temperature increases and may deteriorate the grape. The most effective treatments are those that range from 510 W / 10 seconds (all lamps on), to 90 W / 60 seconds (3 lamps on). Although pulses of 5 seconds or less with 510 W already induce a substantial synthesis of resveratrol. The irradiation time would be controlled by the speed of the conveyor belt.
  • the grape once irradiated, is kept for 2 to 4 days at room temperature to increase the resveratrol content. After this time, the grape can be marketed for fresh consumption or obtain derivatives of it (juice or wine). This irradiated grape does not differ at all from untreated grapes in terms of its organoleptic properties (texture, flavor, color, etc.).
  • Irradiation can be controlled and forecast the resveratrol content that the grape will accumulate (Figure 1), making it easy to balance electricity consumption (higher consumption at higher power) with irradiation time (less power will need more time, although in some cases the differences are minimal). Likewise, it is also mathematically predictable how long it will take to market the grapes to guarantee the maximum resveratrol content ( Figure 2). The increase in resveratrol content is safe with this methodology. However, for the optimization of the treatment, the level of resveratrol has been controlled using the high-performance liquid chromatography (HPLC) technique.
  • HPLC high-performance liquid chromatography
  • an extract is obtained with the irradiated grape and the control grape (untreated) by methanol and formic acid, centrifuged and analyzed with HPLC using a mobile phase methanol: formic acid: water. The differences between the treated and the control grapes are more than evident ( Figure 3). 6. EXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION.
  • the levels of resveratrol detected can be about 11 times higher than the initial ones ( Figure 1).
  • the balance to be balanced would be W / time, since an industry may prefer less cost in electricity (lower irradiance power) with greater irradiation time.
  • the power difference of 5.7 times between 510W and 90W is not reflected in a proportional increase in resveratrol that is only 1.1 times higher for 510W for equal irradiation time (1 minute) (Table 1; Figure 1).
  • Another criterion is to irradiate only 10 seconds (optimizing the time) in which case the formation of resveratrol after irradiating with 510W is almost double that of 90W.
  • the amount of resveratrol formed is almost 10 times higher than that of untreated grapes.
  • powers of 90W are only capable of forming 2.5 times more resveratrol.
  • the amounts of resveratrol formed may vary depending on the type of grape and its degree of maturity, although the trend in induction is similar (power and irradiation time), the only thing that changes is the absolute content of resveratrol.
  • the example given is intended to reflect that even in cases where the resveratrol contents are not very high, in any case, they are much higher than those of an untreated grape. Thus, the resveratrol contents induced by this treatment usually even exceed the example given.
  • the described methodology can be applied to other sources (fruits and vegetables) to induce the synthesis of other compounds (also phytoalexins such as resveratrol) with different biological activities.
  • carrot treatment to induce 6-methoxymelein which is a potent antifungal
  • the carrot can be more resistant to fungi in preservation periods or, treated carrot by-products can be used as a source to extract this natural antifungal.
  • a similar approach could be used to treat orange, grapefruit and other citrus fruits, which with ultraviolet-C light treatments induce other compounds, also powerful antifungals, such as escoparone, scopoletine or umbelliferone. In this case, it would be interesting to use by-products of these treated citrus to obtain these compounds.
  • the approach to post-harvest treatment of fruits and vegetables using ultraviolet-C irradiation pulses to increase the content of phytoalexins can be used in the treatment of different sources: citrus fruits to obtain escoparona, scopoletina, umbeliferona, etc .; carrot to get 6-methoxymelein; potato and tomato to get risitina; celery to obtain other coumarins, etc.
  • Bertelli A. A .; Giovannini, L .; Giannessi, D .; Migliori, M .; Bernini, W .; Fregoni, M .; Bertelli, A. Antiplatelet activity of synthetic and natural resveratrol in red wine. Int. J. Tissue React. 1995, 17, 1-3. Bertelli, A. A .; Giovannini, L .; Stradi, R .; Urien, S .; Tillment, J. P .; Bertelli, A. Kinetics of trans- and c / s-resveratrol (3,4 ', 5-trihydroxystilbene) after red wine oral administration in rats. Int. J. Clin. Pharm Res. 1996, 16, 77-81.
  • Resveratrol is absorbed in the small instestine as resveratrol glucuronide. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 272, 212-217. Nielsen, M .; Ruch, R. J .; Vang, O. Resveratrol reverses tumor-promoter-induced inhibition of Gap-junctional intercellular communication. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 275, 804-809.

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Abstract

El objeto de la presente invención es el incremento del contenido en resveratrol de uva de mesa mediante pulsos de irradiación en un túnel de lámparas ultravioleta-c. Los pulsos son menores a 1 minuto y la potencia de irradiación puede ser del rango de 30 a 510w. a los 2-4 días después del tratamiento, el contenido en resveratrol de la uva tratada aumenta 10 veces o más. De esta manera, simple y barata, se consigue una uva con un significativo aumento en sus propiedades beneficiosas para la salud. El tratamiento también es aplicable a cualquier fruta u hortaliza.

Description

1. TÍTULO.
Tratamiento postcosecha de frutas y hortalizas mediante pulsos de irradiación ultravioleta.
2. SECTOR DE LA TÉCNICA.
Sector de Tecnología de Alimentos. Aplicación en industria alimentaria y relacionados (almacenes, cooperativas, bodegas, etc.).
3. ESTADO DE LA TÉCNICA. Durante los últimos años se han publicado numerosos estudios "in vitro", clínicos y epidemiológicos que demuestran el papel beneficioso para la salud del vino tinto, especialmente en la prevención de las enfermedades cardiovasculares y ciertos tipos de cáncer (Nielsen et al., 2000; Bertelli et al., 1998; Clement et al., 1998; Jang et al., 1997; Cao et al., 1998; Frankel et al., 1993; Kinsella et al.. 1993; Renaud y De Lorgeril, 1992). Actualmente se acepta que los responsables de estas propiedades beneficiosas son los compuestos polifenólicos presentes en las uvas y que posteriormente pasan al vino tinto.
Estos estudios comenzaron cuando se detectó la llamada " Paradoja Francesa" la cual suponía que poblaciones de igual riesgo (consumo de tabaco, obesidad, etc.) para sufrir infarto de miocardio como son Glasgow y Toulouse, sin embargo, diferían enormemente en la incidencia de mortalidad por enfermedades cardíacas (Renaud y De Lorgeril, 1992). La diferencia la marcó el consumo medio de vino tinto por persona, muy superior en el caso de la población de Toulouse. Desde estos primeros estudios hasta la actualidad, ha ido en aumento el interés por aislar y carac, erizar las principales moléculas responsables de estas propiedades. Caben destacar los pigmentos antociánicos, las catequinas (responsables del "cuerpo" del vino) y otras sustancias fenólicas. Entre todas, sin embargo, destaca la molécula llamada ret'.veratrol.
Su actividad anticoagulante (Bertelli, 1995), antioxidante (Blond et al., 1995; Soleas et al., 1997), antiinflamatoria (Subbaramaiah et al., 1998) y estrogénica (Gehm et al., 1997) ha sido ampliamente documentada. Además, su efectividad como agente antiiniciador, anti-promotor y anti-progresión de diferentes tumores ha sido demostrada y publicada en distintas revistas científicas (DellaRagione et al., 1998; Clement et al., 1998), algunas tan prestigiosas como "Science" (Jang et al., 1997). Solamente durante el año 2000 han sido publicados los resultados de más de 100 estudios científicos en los que se resaltan las características de esta molécula.
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Continuación de estos estudios anteriores son los que se están realizando en la actualidad para evaluar la biodisponibilidad del resveratrol, para realmente considerar si su inclusión adicional en la dieta pudiera tener un papel relevante como agente anticancerígeno y protector frente a enfermedades cardiovasculares. Se ha demostrado que esta molécula es absorbida en el intestino delgado (Kuhnle et al., 2000), que tiende a acumularse en el plasma (Bertelli et al., 1996; Juan et al., 1999) con lo que su acción se incrementaría con el paso del tiempo (Burns et al., 2000) y que incluso a dosis muy pequeñas pudiera desempeñar su papel protector pues podría tener carácter "hormonal" (Gehm et al., 1997).
Muy recientemente, Burns et al., (2000) sugieren, a la vista de los efectos beneficiosos del vino tinto: "...lα fabricación de vinos a partir dé uvas genéticamente modificadas que produzcan un alto nivel de fenoles activos.... "
La síntesis de resveratrol se ha visto que puede ser inducida por situaciones de estrés en la vid (estrés salino, infección, etc.). De hecho, esta molécula es una fitoalexina, es decir, un compuesto generado por la planta para defenderse de un eventual ataque por patógenos o circunstancias adversas. Recientemente, Cantos et al. (2000) estudiaron el efecto de la irradiación ultravioleta en uvas ya cosechadas, constatando un sustancial incremento del contenido en resveratrol. La presente invención pretende aunar los deseos de obtener uvas con alto contenido en fenoles activos como el resveratrol, con la posibilidad de hacerlo mediante técnicas baratas y adaptables a cualquier industria. El objetivo: obtener uvas de alto contenido en resveratrol para su consumo en fresco (uva de mesa), o para la fabricación de zumos o vino tinto. En cualquier caso, estos "nuevos" productos pertenecerían a los llamados "alimentos funcionales", con un incremento significativo en sus propiedades beneficiosas para la salud. La presencia de este tipo de productos en el mercado (enriquecimiento de alimentos con vitaminas, antioxidantes, minerales, etc.) se está incrementando en el panorama comercial actual, por lo que el consumidor de hoy día busca alimentos con "valor añadido" (el típico alimento pero con "otras" propiedades adicionales).
Es de destacar que la metodología no incluiría procesos por ingeniería genética (con un rechazo creciente entre el consumidor, debido en parte al desconocimiento último de la metodología empleada) sino que contemplaría el uso de lámparas ultravioleta simulando un proceso que ocurre en la Naturaleza pero acelerado, modulado y adaptado plenamente a nuestras necesidades.
Una búsqueda activa de antecedentes relacionados con el tema en bases de datos (Food Science and Technology Abstract, Medline, Chemical Abstract y Agrícola y banco de datos de patentes) confirman que no existe ningún procedimiento igual al descrito en esta memoria. Sin embargo, sí hay que destacar la existencia de varias patentes que proponen al resveratrol como un principio activo para combatir tumores, demencia senil, etc. Las patentes relacionadas con el tema, fundamentalmente, se basan en:
• Obtención de plantas transgénicas con alto contenido de derivados del resveratrol (n° de publicación AU2748200).
• Uso del resveratrol en formulaciones terapéuticas (n° 9902304.6; WO0021526; US6048903). En todas ellas el resveratrol es sintetizado químicamente o bien comprado a casas comerciales.
• Uso del resveratrol como parte de formulaciones dietéticas (n° JP2000069937; EP0925068). Nuevamente, el resveratrol es comprado a casas comerciales.
• Método de obtención de un extracto rico en resveratrol a partir de la vid (n° 2795965). En este caso, se obtiene un extracto con resveratrol en presencia de otros compuestos. La presente patente presenta como principal novedad que el alimento (la uva) no es modificado genéticamente, el tratamiento es inocuo, no requiere procesos de extracción laboriosos y caros, la uva no pierde ninguna de sus propiedades organolépticas (color, aroma, textura, etc.), unido a que de una forma natural, sus propiedades beneficiosas para la salud se ven incrementadas.
Así, la presente patente propone, mediante un túnel de lámparas ultravioleta, el tratamiento de uvas recolectadas, las cuales sometidas a pulsos de irradiación menores a un minuto, ven incrementado su contenido de resveratrol en 10 veces o más. El proceso es barato, fácil de adaptar a cualquier industria y no requiere por parte de la empresa personal altamente cualificado para su manejo.
4. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.
4.1. Breve descripción de la invención.
El objeto de la presente invención es el incremento del contenido en resveratrol de uva de mesa mediante pulsos de irradiación en un túnel de lámparas ultravioleta-C. Los pulsos son menores a 1 minuto y la potencia de irradiación puede ser del rango de 30 a 510W. A los 2-4 días después del tratamiento, el contenido en resveratrol de la uva tratada aumenta 10 veces o más. De esta manera, simple y barata, se consigue una uva con un significativo aumento en sus propiedades beneficiosas para la salud.
4.2. Descripción detallada de la invención.
La presente invención implica una metodología simple y concreta. Se basa en la irradiación de uva de mesa con lámparas ultravioleta-C en pulsos menores a 1 minuto y con potencias que pueden oscilar de 30 a 510 W. Para esto, los racimos de uva transportados en una cinta pasan a través de un túnel que contiene una serie de lamparas, por ejemplo 17 lámparas de 30W, con encendido individual, de manera que la sumatoria de la potencia total puede modularse. Este túnel contiene un ventilador en un extremo y rejillas para evacuación de aire en los costados. De esta manera se evita que la temperatura interior aumente y pueda deteriorar la uva. Los tratamientos más efectivos son los que abarcan la relación desde 510 W/10 segundos (todas las lámparas encendidas), hasta 90 W/ 60 segundos (3 lámparas encendidas). Si bien, pulsos de 5 segundos o menos con 510 W ya inducen una síntesis sustancial de resveratrol. El tiempo de irradiación vendría controlado por la velocidad de la cinta transportadora.
La uva, una vez irradiada, se mantiene de 2 a 4 días a temperatura ambiente para que aumente el contenido en resveratrol. Pasado este tiempo la uva puede ser comercializada, para su consumo en fresco o bien, obtener derivados de ella (zumo o vino). Esta uva irradiada no difiere en absoluto de las no tratadas en lo que a sus propiedades organolépticas se refiere (textura, sabor, color, etc.).
5. EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS.
La irradiación puede ser controlada y prever el contenido de resveratrol que acumulará la uva (Figura 1) por lo que es fácil balancear consumo de electricidad (mayor consumo a mayor potencia) con tiempo de irradiación (menos potencia necesitará más tiempo aunque en algunos casos las diferencias son mínimas). Asimismo, también es matemáticamente predecible cuánto tiempo habrá que esperar hasta comercializar la uva para garantizar el máximo contenido de resveratrol (Figura 2). El aumento en el contenido de resveratrol es seguro con esta metodología. No obstante, para la optimización del tratamiento se ha controlado el nivel de resveratrol mediante técnica de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). En concreto, se obtiene un extracto con la uva irradiada y la uva control (no tratada) mediante metanol y ácido fórmico, se centrifuga y se analiza con HPLC usando una fase móvil metanol: ácido fórmico: agua. Las diferencias entre la uva tratada y la control son más que evidentes (Figura 3). 6. EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN.
Ejemplos concretos han sido realizados con uva Monastrell y uva Napoleón. Los niveles básales de resveratrol en uva (incluidas las dos variedades anteriores) son muy bajos (menores o iguales a lOμg de resveratrol por gramo de piel de uva).
Tabla 1. Contenido de resveratrol* en función del tiempo y potencia de irradiación (Ejemplo para uva Napoleón).
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Tras pulsos (de 5 a 60 segundos) de irradiación con luz ultravioleta-C (potencia de 510 W) los niveles de resveratrol detectados pueden ser unas 11 veces superiores a los iniciales (Figura 1). La relación a balancear sería W/tiempo, puesto que una industria puede preferir menos coste en electricidad (menor potencia de irradiación) con mayor tiempo de irradiación. Por ejemplo, con el criterio de buscar la máxima formación de resveratrol, la diferencia de potencia de 5,7 veces entre 510W y 90W, no se ve reflejada en un aumento proporcional de resveratrol que es solo 1,1 veces superior para 510W para igual tiempo de irradiación (1 minuto) (Tabla 1; Figura 1). Otro criterio es irradiar solo 10 segundos (optimizando el tiempo) en cuyo caso la formación de resveratrol tras irradiar con 510W es casi el doble a la tratada con 90W. Por último, es también muy interesante que con solo 5 segundos y 510W la cantidad de resveratrol formada es casi 10 veces superior a la que tiene la uva no tratada. Sin embargo, con 5 segundos, potencias de 90W sólo son capaces de formar 2,5 veces más de resveratrol.
En cualquier caso, las cantidades de resveratrol formadas pueden variar en función del tipo de uva y de su grado de madurez, si bien la tendencia en la inducción es similar (potencia y tiempo de irradiación), lo único que cambia es el contenido absoluto de resveratrol. Además, el ejemplo dado pretende reflejar que incluso en casos en que los contenidos en resveratrol no son muy altos, en cualquier caso, sí que son muy superiores a los de una uva no tratada. Así, los contenidos en resveratrol inducido por este tratamiento suelen incluso superar al ejemplo dado. Por último, es de destacar que la metodología descrita puede ser aplicable a otras fuentes (frutas y hortalizas) para inducir la síntesis de otros compuestos (también fitoalexinas como el resveratrol) con distintas actividades biológicas. Así, podría ser interesante el tratamiento de zanahoria para inducir la 6-metoximeleina que es un potente antifúngico. La zanahoria puede ser más resistente a los hongos en períodos de conservación o bien, subproductos de zanahoria tratada pueden ser utilizados como fuente para extraer este antifüngico natural. Con un enfoque similar podría tratarse la naranja, pomelo y otros cítricos, los cuales con tratamientos de luz ultravioleta-C inducen otros compuestos, también antifüngicos potentes, como la escoparona, la escopoletina o la umbeliferona. En este caso, sería interesante el uso de subproductos de estos cítricos tratados para obtener estos compuestos.
Por tanto el enfoque en cuanto al tratamiento postcosecha de frutas y hortalizas mediante pulsos de irradiación ultravioleta-C para incrementar el contenido de fitoalexinas (antioxidantes, antifúngicos, etc.), puede ser utilizado en el tratamiento de distintas fuentes: cítricos para la obtención de escoparona, escopoletina, umbeliferona, etc.; zanahoria para conseguir 6-metoximeleina; patata y tomate para obtener risitina; apio para obtener otras cumarinas, etc.
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Claims

8. REIVINDICACIONES.
1. Tratamiento postcosecha caracterizado por la irradiación de la uva de mesa mediante lámparas ultravioleta-C.
2. Tratamiento postcosecha según reivindicación 1 caracterizado porque, los racimos de uva de mesa son transportados en una cinta, pasando por un túnel que una serie de lámparas ultravioleta-C, por ejemplo 17 lámparas de 30 watios, con encendido individual para modulación de la potencia total, en pulsos menores a un minuto; el túnel contiene un ventilador en un extremo y rejillas de evacuación del aire en los costados, para evitar el aumento de temperatura interior; la uva irradiada se mantiene de 2 a 4 días a temperatura ambiente para aumento de la cantidad de fenoles activos, como el resveratrol.
3. Tratamiento postcosecha según reivindicación 2 caracterizado porque la relación tiempo del pulso y potencia de irradiación puede ser modificada a otros valores, preferentemente pulsos de 5 a 60 segundos y potencia de 30 a 510 watios.
4. Tratamiento postcosecha según reivindicaciones anteriores caracterizado porque el producto a tratar es cualquier fruta u hortaliza para la obtención del incremento de fitoalexinas.
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