Calidad y autenticidad de pimiento (Capsicum annum L.) y lechuga (Lactuca sativa L.) cultivados bajo sistemas de producción sostenibles

Abstract

Los productos hortofrutícolas contienen, entre otros, compuestos bioactivos y antioxidantes tales como vitamina C, compuestos fenólicos, carotenoides, etc., que poseen propiedades beneficiosas para la salud. La concentración de estos compuestos en frutas y hortalizas, y por lo tanto la calidad funcional de las mismas, puede verse alterada por diversos factores pre-cosecha, entre ellos, factores genéticos y las prácticas agronómicas adoptadas. El primer objetivo de esta Tesis Doctoral fue estudiar el efecto de los sistemas de producción (ecológico, convencional y sin suelo) sobre las características físicas y la composición mineral y antioxidante de pimiento a través de dos aproximaciones diferentes: un estudio realizado en explotaciones comerciales y otro realizado bajo condiciones controladas, en un invernadero experimental. Los resultados mostraron evidencias de que el manejo de la fertilización en la producción ecológica y convencional, puede influir en la calidad organoléptica y nutricional de pimiento. Sin embargo, estas diferencias sólo se observaron cuando dicho manejo implicó una limitación en la nutrición mineral del cultivo ecológico respecto al convencional. Los parámetros de calidad de fruto afectados por el manejo de la fertilización (ecológica o convencional) fueron por un lado, peso, firmeza y concentración de ácido cítrico, cuyos valores fueron superiores en pimiento convencional, y por otro lado, clorofila, carotenoides y actividad antioxidante de la fracción lipofílica, cuyos valores fueron superiores en pimiento ecológico. Respecto al estudio comparativo entre el sistema de cultivo en suelo y sin suelo, la respuesta de pimiento dependió de la aproximación experimental utilizada y de la variedad estudiada. Además, el efecto de la época de muestreo sobre la calidad del fruto fue, en la mayoría de los casos, más pronunciado que el efecto del sistema de cultivo y se observó, en muchos de los parámetros estudiados, una interacción entre el efecto del sistema de cultivo y el efecto del factor muestreo. El segundo objetivo fue evaluar la calidad de diferentes cultivares de lechuga, perteneciente a los tipos Romana, Mini Romana y Little Gem, en función de sus características físicas y contenido en compuestos bioactivos. Los resultados mostraron a Romana como el tipo de lechuga con mayor concentración en compuestos fenólicos, vitamina C y folatos. Este mayor contenido en compuestos fenólicos puede considerarse una ventaja de la lechuga Romana frente a los otros tipos cuando ésta se comercializa entera para su consumo en fresco y por otro lado, una desventaja en el caso de ser procesada para cuarta gama. La lechuga tipo Mini Romana mostró el mayor contenido de ácidos orgánicos y compuestos lipofílicos, incluyendo carotenoides y clorofilas, ambos con propiedades antioxidantes. Finalmente, se planteó el objetivo de desarrollar una metodología para detectar posibles aplicaciones fraudulentas de fertilizantes de síntesis en Agricultura Ecológica mediante el análisis multivariable (valores de δ15N, concentración de metabolitos y contenido mineral) utilizando un análisis discriminante canónico (ADC). La clasificación de pimiento y lechuga ecológicos y convencionales mediante una aproximación multivariante, permitió que el 78,8% de las muestras de pimiento pudieran ser clasificadas correctamente por el ADC cuando se utilizaron parámetros precosecha. Este porcentaje se redujo al 69,2%, cuando se utilizaron para construir el modelo parámetros postcosecha. En lechuga, el uso de parámetros precosecha en el ADC permitió que el 65,4% de las muestras fueran clasificadas con éxito. La selección de los parámetros postcosecha, mejoró significativamente el modelo permitiendo que el 90,4% de las muestras de lechuga pudieran ser correctamente clasificados.

SUMMARY

Vegetables contain bioactive compounds and antioxidants such as vitamin C, phenolic compounds, carotenoids, etc., with beneficial health-related properties. The concentration of these compounds in fruits and vegetables, and therefore their functional quality, can be altered by genetic factors and agronomic practices. The first objective of this thesis was to study the effect of production systems (organic, conventional and soilless) on the physical characteristics and mineral and antioxidant composition of pepper using two different approaches: a farm study and an experimental greenhouse approach under controlled conditions. The results showed that fertilization management in organic and conventional production can influence the organoleptic and nutritional quality of pepper. However, these differences were only observed when the organic management implied a limitation on the mineral nutrition with regard to the conventional cultivation. On the one hand, the quality parameters affected by fertilization management (organic or conventional) were weight, firmness and citric acid concentration, whose values were higher in conventional pepper, while chlorophyll, carotenoids and lipophilic antioxidant activity were higher in organic pepper. As regards the comparative study between soil and soilless cultivation, the response of pepper depended on the experimental approach used and the cultivar studied. In addition, the influence of harvesting time on fruit quality was, in most cases, more pronounced than that of the cropping system and an interaction between cropping system and harvesting time was observed in most of the parameters analysed. The second objective was to evaluate the quality of different lettuce cultivars, belonging to types Romaine, Mini Romaine and Little Gem, according to their physical characteristics and the bioactive compounds they contained. Romaine type showed the highest content of phenolic compounds, vitamin C and folates. This higher content of phenolic compounds can be considered an advantage of the Romaine lettuce compared to the other types when it is marketed whole for fresh consumption but a disadvantage when it is processed for fresh-cut material. Mini Romaine type showed the highest content of organic acids and lipophilic compounds, including carotenoids and chlorophylls, both with antioxidants properties. The last objective was to develop a methodology to detect possible fraudulent applications of synthetic fertilizers in organic cultivation using multivariate data (δ15N values, key-metabolites and mineral content) and canonical discriminant analysis (CDA). Classification of organic and conventional pepper and lettuce using this multivariate approach allowed a high percentage (78.8%) of samples to be correctly classified by CDA when preharvest parameters were used. This percentage was lower (69.2%) when only post-harvest sampling parameters were used to build the model. In lettuce, the use of pre-harvest parameters in the CDA led to 65.4% of the samples being successfully classified. The incorporation of post-harvest parameters significantly improved the model allowing 90.4% of lettuce samples to be correctly classified.