¿Por qué los alimentos ecológicos tienen peor aspecto? La bioquímica y el sentido común lo explican

Logo-Europeo-de-agricultura-ecologicaNo. 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.

03830_gSi 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

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”.

celulavegetal2Pero 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

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.

F13003132Hace 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.

electrofoMediante 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

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.

table

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.

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.

images-1¿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:

  1. 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.
  2. 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”

Nota: Si te ha gustado este post puedes ayudarme a difundirlo pinchando este enlace. Gracias.

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.

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22 respuestas a ¿Por qué los alimentos ecológicos tienen peor aspecto? La bioquímica y el sentido común lo explican

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  3. María dijo:

    Un gran texto sobre bioquímica y sentido común. Aunque el objeto de estudio sea un alimento ecológico, en este caso la uva, lo remarcable de la entrada es la manera de explicar un fenómeno: el sentido común.
    Primero observamos un fenómeno, las propiedades organolépticas (eso que apreciamos con los sentidos), luego recurrimos al conocimiento científico ya establecido para construir una hipótesis verosímil que lo explique, finalmente la comprobamos experimentalmente e interpretamos los resultados.
    Ese sentido común que ha sido y es denostado en muchas ocasiones por los científicos, es verdaderamente eficaz si se acompaña de método y rigor. En fin, el método científico como herramienta…
    Felicidades Jose

  4. Macario Nubero dijo:

    Muy interesante. Enhorabuena por el post. Siento ser el típico tocapelotas del cole, pero no me resisto: por favor, corrige ‘porcentage’.
    Un saludo

  5. F dijo:

    Muy bien explicado. Sólo un apunte: el logo de agricultura ecológica ha cambiado hace un tiempo en la UE 🙂

  6. Lolo Gc dijo:

    bastante esclarecedor, gracias

  7. No pienso darle mi nombre a una maquina dijo:

    Tu planteamiento tiene un fallo de base importante (por falta de sentido comun!! ;o) ).

    En lo que a cultivos se refiere, la seleccion artificial ha sido enorme (utilizar semillas de plantas con frutos mas grandes, o con una caracteristica determinada. Nada de tocar genes, ni echar productos quimicos).

    Utilizas dos cepas de planta diferentes, cultivadas de forma diferente. Como sabes que esa diferencia se debe al tipo de cultivo y no a la variedad intrinseca entre cepas (que puede derivar de la seleccion artificial que comente anteriormente)? No hubiera sido mas informativo utilizar la misma cepa, y cultivarla de ambas formas para saber si el modo de cultivo es el responsable de esa diferencia? (o viceversa, usar ambas cepas cultivadas del mismo modo).

    Aunque tu y yo seamos Homo sapiens sapiens… tu puedes tener el pelo negro y yo rubio. Se debe eso a nuestro acervo genetico o a que uno come potajes y otro patatas fritas? :o)

    • ¿Y quién te ha dicho a tí que todas esas variables no fueron tenidas en cuenta? El diseño estadístico del trabajo, que incluía selección de cepas, cantidad de nuestra, parcelas escogidas, orientación, estado de maduración y muchas más, descartaba loque comentas…y así lo admitió el editor de la revista científica y los referees que dieron su visto bueno.
      Gracias por comentar y un saludo.

      • No pienso darle mi nombre a una maquina dijo:

        Yo sigo sin ver eso tras leer el paper. En el artículo se dice que se hace una t de student unicamente para ver si los resultados son significativamente diferentes o no, no de la validez del cómo lo planteásteis. Si hay algo más en el paper no viene.

        Lo que digo es que, aun teniendo las caracteristicas definitorias de la cepa Monastrell, no se comparó la misma cosa. Las uvas no son clones (cuando se trabaja en el campo). Todas las personas compartimos las caracteristicas definitorias del sapiens, y bien diferentes que somos todos (no solo a nivel externo, sino interno). Ahi lo que falta es un control de que lo que ocurre, ocurre unica y exclusivamente por el modo de cultivar. Por ejemplo, tal y como está el artículo semillas de plantas sembradas en huertas ecologicas debieron plantarse en la huerta normal (y viceversa) –por igualar clima y condiciones. Tambien se echa en falta, aunque sea en suplementario, datos de que la congelación/descongelación no afectó a la actividad de la enzima.

        saludos

        P.D.- No te lo tomes a mal! sé que está publicado y tal, pero eso no es prueba de que no falten cosas :o) (por aquello de promover el espiritu crítico del blog).

  8. Ulloac dijo:

    Pues si que se nota que te gusta hablar sobre esto….así que a seguir hablando de ello. Espero con ansia el siguiente capitulo en el que nos desveles si hay diferencias en los aspectos nutricionales y sanitarios….aunque me parece adivinar quien va a salir como ganador …
    Saludos.

  9. Mr. Pointer dijo:

    Su artículo para nada es aburrido, a mí me ha resultado apasionante y lo he leído de un tirón (no, no es ironía). Es posible que sea debido a que me da que hemos estudiado lo mismo xD. Dicho todo lo cual, a mí todo esto no sólo me parece de sentido común, sino de pata de banco. O sea: obvio. La pregunta que nos hacemos todos es realmente muy otra: por un lado, la fruta tratada (porque lo de ecológico es un término muy patinete, como todos los de marketing) con sustancias externas (insecticidas, conservadores, etc.) introduce sustancias cuya inocuidad es falsa y ya sabemos que la valoración depende del riesgo, ahora, es evidente que muchas sustancias naturales que se producen en el cultivo de la fruta “menos tratada” se pierden en nuestra dieta alimentaria. Habría que analizar las consecuencias de esto (que no me aventuro a decir cuáles son, porque con toda certeza serán complejas).

  10. Fran dijo:

    Ya podrían los artículos científicos ser tan entretenidos como este, que los hay de infumables…
    Un saludo!

  11. Antonio J. Delgado dijo:

    Uno de los factores que mas determinan las diferencias se aspecto sigue siendo la seleccion por parte de las comercializadoras de las verduras y frutas con mejor aspecto. Lo dice el sentido comun de quien ha trabajado manteniendo sistemas en estas comercializadoras y convivido por mas de 20 años con los invernaderos de Almeria.
    Las diferencias fisicas son minimas en cuanto aspecto.

  12. Paco dijo:

    Muy interesante el artículo, pero, por favor, haz algo con tu spanglish: los decimales se escriben con coma, no con punto; ‘y/o’ no existe en español (la ‘o’ española no es tan excluyente como el ‘or’ inglés), los compuestos químicos tienen su nombre en español, no hace falta ponerlos en inglés, …

  13. revueltix dijo:

    Estoy con Antonio. Las diferencias de aspecto hoy día entre productos ecológicos y convencionales son mínimas. Obviamente estoy hablando del canal profesional porque si hablamos de pequeños agricultores ecológicos ahí si que hay diferencia. Yo mismo, que trabajo en el sector ECO veo que las uvas ecológicas del canal que circula por los Mercas es “perfecta” como la convencional, sin costras ni golpes. La profesionalidad y lo que demanda el consumidor es importante y no deja de ser de sentido común que todos queremos comprar fruta con un buen aspecto (sea eco o no).

    En cuanto al artículo, enhorabuena!

  14. No tienen porqué tener peor aspecto, aunque se nota que son de verdad y no de plástico.
    Tienen sabor y aroma, no como las “frutas perfectas de plástico” llenas de químicos y enceradas como el parquet.

  15. Pingback: ¿Por qué los alimentos ecol&oacut...

  16. murciano en el exilio dijo:

    Hola José Manuel
    El sentido común no es ciencia. Según Wikipedia:
    “Para Trout y Rivkin, el sentido común es «una facultad que posee la generalidad de las personas, para juzgar razonablemente las cosas». Yagosesky lo define como «la capacidad natural de grupos y comunidades, para operar desde un código simbólico compartido, que les permite percibir la realidad, o asignarle un sentido a personas, objetos o situaciones, que resulta obvio para el común de los integrantes de esa comunidad». Yash, Hipat Roses e Imeld lo definen como «el don provisto para saber distinguir todo lo que nos rodea: el bien, el mal, la razón y la ignorancia..».”
    Sin el trabajo científico, seguiría siendo de “sentido común” que la tierra fuera plana y el sol girara a su alrededor. Quizás “lógica elemental” sería más ajustado a lo que tratas de decir, pero aún queda bastante vago y nubla un poco la explicación científica desplegada al principio. Sin duda se debe al entusiasmo con el que trabajas y que tanto agradecen los que te leen.

    El meme de Fry de Futurama está decididamente mal usado 🙂
    http://9gag.com/search?query=fry
    http://9gag.com/gag/a9djyB0

    Gracias por tus conocimientos y tu tiempo.

    Saludos!

  17. Patricia C. dijo:

    Quería comentar que aparte de las diferencias organolépticas que pueda haber (que en los casos de algunos alimentos que he probado, como los huevos, el pollo o la fruta, resultan ser mejores que los convencionales) es importante tener en cuenta que la aparición de estas alternativas ha hecho a mucha gente reflexionar sobre temas que antes ni se planteaban. Me refiero con esto, a las condiciones en las que viven los pollos en las granjas o al impacto ambiental de la producción agrícola, y eso sí lo considero un avance importante. Por lo demás, creo la información no está clara, y que el precio de los productos ecológicos es exagerado, también que puede ser más “sostenible” comprar un producto local en la frutería de la esquina, que una lechuga con etiqueta ecológica que cruza miles de km hasta llegar a nuestra casa… Gracias por el post. Saludos

  18. Pingback: El hombre que congeló flores y lo publicó en Nature | SCIENTIA

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