No. No crean que voy a hablarles sobre si los alimentos ecológicos que ya definimos en un anterior post son mejores o peores que sus homólogos tradicionales. Hoy no toca. En esta entrada voy a explicarles una de las razones científicas por las que un alimento ecológico presenta aspecto diferente a otro cultivado mediante la agricultura convencional. Bueno, y también voy a hablarles del sentido común. Veamos.
En la bibliografía podemos encontrar cientos de trabajos que estudian, sin éxito la gran mayoría, las posibles diferencias nutricionales y/o sanitarias entre los alimentos ecológicos y los tradicionales. Sin embargo, con un simple vistazo a los productos de los dos tipos de cultivo se pueden distinguir claras diferencias organolépticas entre unos y otros, presentando los ecológicos un “peor aspecto” Está claro que debe existir una razón científica que explique tales diferencias. Lo único que hay que hacer es saber dónde buscar… y para ello basta con aplicar el sentido común.
La uva ecológica presenta en su superficie una serie de manchas oscuras con un aspecto muy similar al de las “costras” (o “postillas” según mis seguidores de TW) que aparecen en el ser humano cuando nos hacemos una herida. De todos es sabido que esa costra nos sirve como barrera para protegernos del exterior mientras se regenera la piel. Pues bien, las manchas oscuras parecidas a las costras que aparecen en uva ecológica y que no están en la tradicional también forman parte del mecanismo de defensa de Vitis vinífera para protegerse de agentes externos.
Si somos capaces de identificar los compuestos o rutas metabólicas que dan lugar a esas manchas tendremos muchas probabilidades de resolver el misterio de donde reside una de las mayores diferencias entre los cultivos ecológicos y los tradicionales. ¿Y cómo identificamos esas rutas metabólicas? Sigamos aplicando el sentido común antes de hacer ningún tipo de experimento.
Si continuamos fijándonos en esa manchas oscuras que presenta la uva ecológica nos daremos cuenta que son muy parecidas a las que aparecen en la uva tradicional cuando ésta última se encuentra en un estado avanzado de maduración o cuando han recibido un golpe. ¿Y cuál es la razón de esas manchas? El compuesto responsable de ellas tiene un nombre, la enzima polifenoloxidasa (PPO), y a la ruta metabólica implicada se le conoce como pardeamiento enzimático. Si la hipótesis que estoy plasmando es cierta, la responsable de que la uva ecológica tenga peor aspecto que la tradicional (cuando ambas tienen el mismo estado de maduración) es la enzima polifenoloxidasa que es mucho más activa en el cultivo ecológico que el tradicional…. ¿Y eso es esperable? Sigamos aplicando el sentido común antes de hacer ningún tipo de experimento.
Pardeamiento enzimático
El pardeamiento enzimático es la reacción bioquímica responsable del oscurecimiento de frutas, verduras, etc. llevada a cabo, en sus dos primeras etapas, por la enzima polifenoloxidasa que se encuentra generalmente en los cloroplastos de las células vegetales. Dicha enzima, a través de dos etapas, convierte los monofenoles presentes en las vacuolas de dichas células en difenoles y, posteriormente, oxida estos difenoles a ortoquinonas. Finalmente, y a través de una reacción química, estas quinonas se convierten en esas manchas oscuras (melaninas) que todos hemos visto en uvas, manzanas, patatas, peras, etc. y que generalmente producen una sensación desagradable en el consumidor. Esas melaninas son las “costras” de los humanos”.
Pero como se podrán imaginar ustedes a la uva (por seguir con nuestro ejemplo) no le importa absolutamente nada si a nosotros nos repulsan o no esas manchas negras…esas manchas tienen una función: proteger a la uva. Centrémonos en un cultivo tradicional no ecológico. Cuando la uva no ha madurado los polifenoles (sustratos de la PPO) no están en contacto con la enzima al estar en diferentes compartimentos y la reacción no se produce a velocidad apreciable por lo que no hay manchas oscuras. Sin embargo, si por un impacto u otro procedimiento similar (al pelar con un cuchillo), o por el propio proceso de envejecimiento, se produce la ruptura de los compartimentos en que sustratos y enzima se alojan, éstos se ponen en contacto y la producción de melaninas comienza. ¿Para qué? Para intentar evitar que agentes externos entren en la uva aprovechando la ruptura de las paredes celulares…el mismo caso que las costras en humanos.
Hasta aquí entendida la razón de la aparición de esas manchas oscuras (melaninas) en cultivos tradicionales como medio de protección frente al ataque externo pero… ¿qué relación tiene el pardeamiento enzimático con los cultivos ecológicos? ¿por qué aparecen en los alimentos ecológicos antes de madurar o sin que se les haya dado un golpe previo? Volvamos al sentido común…
Mientras que los alimentos tradicionales se protegen del ataque de patógenos mediante el uso de agentes químicos que impiden en un alto porcentaje que dichos patógenos se acerquen al cultivo (por lo que no necesitan activar la polifenoloxidasa y por tanto no tienen las manchas oscuras), la normativa ecológica restringe mucho el empleo de estos agentes químicos.
Centro activo de polifenoloxidasa
Como consecuencia de ello es la propia planta la que debe activar su sistema de defensa frente al ataque externo. Si nuestra hipótesis de trabajo no está equivocada, una vez que el patógeno ataca a la planta ecológica rompiendo paredes celulares, ésta debe activar su enzima polifenoloxidasa para generar melaninas que sirvan como escudo frente a otros ataques. Dejemos el sentido común a un lado y vayamos a hacer los experimentos que nos sirvan para cerciorarnos de que nuestra teoría es cierta.
Hace unos años tuve el placer de colaborar con Bodegas San Isidro (Jumilla, Murcia) en el marco de un proyecto de investigación de financiación pública (eran otros tiempos). Uno de los experimentos consistió en vendimiar 0.5 Kg de uva ecológica y 0.5 Kg de uva tradicional de la variedad Monastrell. Las condiciones de maduración fueron exactamente las mismas. El material vegetal fue recogido de distintas plantaciones y con un tratamiento estadístico correcto de forma que las únicas diferencias observadas entre ellas (si existiesen) fueran debidas al tipo de cultivo.
Mediante un proceso en varias etapas basado en un sistema de partición de fases del que ya hablaremos otro día (o no) y empleando el detergente TX-114 se consiguió purificar la enzima PPO de ambos tipos de cultivos. En la siguiente imagen se puede observar un gel de electroforesis en el que se aprecia como la enzima presenta una sola banda tanto en el cultivo tradicional como ecológico lo que nos indica que la isoenzima presente es la misma en ambos casos (en caso contrario los resultados no serán comparables).
Una vez purificada la enzima procedimos a llevar a cabo el paso fundamental: determinar en cuál de los dos casos, ecológico o tradicional, la actividad polifenoloxidasa responsable de la aparición de las manchas oscuras, presentaba mayores niveles… y nuestra hipótesis de partida se confirmó. En la siguiente figura se puede observar como la uva ecológica variedad Monastrell presentó a determinados pHs más del doble de actividad enzimática que la uva tradicional cuando se empleó como sustrato 4-tert-butilcatecol.
Actividad PPO en uva ecológica (círculos) y tradicional (cuandrados) en diferentes condiciones
Para confirmar nuestros resultados seguimos realizando experimentos. A la hora de estudiar la reacción de pardeamiento enzimático llevada a cabo por polifenoloxidasa no hay trabajo que se precie que no estudie la posible activación de la enzima por la presencia en el medio de reacción de otros compuestos como SDS (sodium dodecyl sulfate) o tripsina. En la siguiente tabla se puede observar como al emplear SDS para activar la oxidación de tres sustratos diferentes (4-tert-Butyl catecol, 4-metilcatecol y ácido clorogénico) por polifenoloxidasa el grado de activación siempre fue mayor en la uva ecológica que en la cultivada por el sistema tradicional. El sentido común estaba triunfando.
Por último, la siguiente gráfica muestra como a todos los pHs analizados, y en presencia del activador tripsina en el medio, la polifenoloxidasa procedente de uva ecológica siempre presentó más del doble de actividad que la detectada en la uva tradicional.
Actividad de PPO ecológica (círculos) y tradicional (cuadrados) a diferentes pHs en presencia de tripsina.
Como han podido comprobar a lo largo de esta entrada sí que existen claras diferencias en el proceso de pardeamiento enzimático entre una uva tradicional y una ecológica lo que justifica (unido a otros muchos factores como los daños producidos por el primer ataque de patógeno) el “peor aspecto” (o al menos más irregular) de los cultivos ecológicos frente a los tradicionales.
En el caso de la uva tradicional el deterioro se acelera solamente cuando el material vegetal madura o cuando sufre algún golpe generándose melaninas (manchas oscuras) que lo protegen del exterior. En ausencia de maduración o golpe el proceso es muy lento. Sin embargo en cultivos ecológicos el pardeamiento enzimático se dispara gracias a los altos niveles de polifenoloxidasa necesarios para que la planta se defienda del ataque de patógenos al no permitirse algunos tratamientos químicos que eviten dicho ataque… y este proceso se traduce en un peor aspecto de la uva ecológica frente a al tradicional.
¿Y toda esta fascinante historia que hoy les he contado basada en los aspectos sensoriales se traduce en aspectos nutricionales y/o sanitarios? Sí, y muy importantes… pero para eso tendrán que esperar unos días que luego me dicen que mis posts son muy largos. Lo sé, soy lo peor.
Ya acabo pero no sin antes dejar claras cuáles son las dos principales conclusiones que se pueden extraer de todo lo expuesto en este post más allá de las rutas bioquímicas implicadas:
- Se equivocan los que generalizan afirmando que lo cultivos tradicionales y los ecológicos no presentan diferencias… o lo contrario. Las rutas metabólicas son innumerables y habrá algunas donde hayan diferencias y otras donde no las hayan.
- La aplicación del sentido común puede ayudar no solo a interpretar los resultados obtenidos en un trabajo experimental sino, a veces, a adelantarse a ellos con lo que se ahorra tiempo, trabajo y dinero. Luego solo se trata de comprobar si nuestra teoría es cierta mediante el ensayo experimental.
Espero que les haya gustado. Me apasiona escribir sobre esto… ¿se nota verdad?
Jose
* Este post participa en el “Micro-BIOCarnaval -3ª Parte” que alberga el gran blog “Curiosidades de la Microbiología”
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Bibliografía: Effect of organic farming practices on the level of latent polyphenol oxidase grapes. Núñez-Delicado, E., Sánchez-Ferrer, A., García-Carmona, F and López-Nicolás, J.M. Journal of Food Science. 2005, 1, 74.
