Alteraciones Microbianas en Legumbres y Tubérculos Durante el Almacenamiento: Impacto y Prevención

Los microorganismos son ubicuos en los ecosistemas agrícolas y desempeñan papeles importantes a lo largo de la cadena de producción de alimentos. El macro y microambiente durante el crecimiento y desarrollo de la planta, así como el entorno de almacenamiento del producto vegetal, influyen en el microbioma asociado con los tejidos y el producto. Una comprensión exhaustiva sobre la diversidad y abundancia microbiana puede indicar la calidad global del producto vegetal en etapas poscosecha.

Aunque históricamente los brotes microbiológicos alimentarios se han relacionado con los productos de origen animal, la realidad es que los cereales, las frutas y las verduras son responsables de muchas crisis de seguridad alimentaria. Las enfermedades transmitidas por los alimentos son un peligro para los consumidores porque provocan enfermedades y, en algunos casos, la hospitalización e incluso la muerte, afectando sobre todo a los grupos más vulnerables como los niños, las mujeres embarazadas y los ancianos. Los brotes alimentarios también son perjudiciales para las empresas responsables, ya que se enfrentan a repercusiones legales y económicas, así como a daños en la reputación y a la posible pérdida de negocios. Por tanto, es primordial comprender cuáles son los riesgos para la seguridad alimentaria de sus productos y qué estrategias pueden adoptarse para gestionarlos y tener un producto seguro.

Factores que Influyen en el Microbioma de Productos Vegetales

Los microorganismos pueden colonizar los cereales, las frutas y las verduras adhiriéndose a la superficie o penetrando en el interior a través de las heridas o los estomas de las plantas; algunos microorganismos también pueden producir toxinas que son sustancias venenosas y pueden provocar enfermedades. La superficie de los frutos y hortalizas es el lugar más común para el desarrollo microbiano, y su recuento varía mucho.

Fuentes de Contaminación

• El Suelo: El suelo en el que se cultivan los productos es la principal fuente de contaminación de los productos agrícolas. Algunos microorganismos pueden estar presentes de forma natural en el suelo, pero otros se introducen en él a través del uso de fertilizantes orgánicos. El uso de materiales orgánicos como el estiércol o el compost para aumentar los nutrientes del suelo puede ser una fuente de patógenos. El estiércol puede llegar a las hortalizas por contacto directo con la superficie de éstas o por salpicaduras de tierra contaminada sobre hortalizas y frutas. Que los microorganismos sobrevivan en el estiércol depende de muchos factores como el origen del estiércol, cómo se ha procesado y las condiciones ambientales. En lo que respecta a los patógenos presentes de forma natural en el suelo, hay varios factores que afectan a su crecimiento y supervivencia, como los nutrientes del suelo, la humedad, el pH o la temperatura.
• El Agua de Riego: El agua es esencial para los productos agrícolas ya que, en la mayoría de los cultivos, el agua de lluvia no es suficiente. El tipo de sistema de riego, la fuente de agua y el tratamiento de las aguas residuales son factores importantes que influyen en la posible contaminación del agua de riego. La fuente de agua también es importante; el agua potable es más segura ya que ha sido tratada para reducir y eliminar los microorganismos. Utilizar el agua de la superficie conlleva un riesgo mayor ya que los lagos, estanques y ríos están más expuestos a la contaminación ambiental procedente de los animales, las aguas residuales, los desagües pluviales y la contaminación de granjas y/o industrias.
• Los Animales: Los animales, tanto domésticos como salvajes, son un depósito importante de microorganismos patógenos. Los animales de granja pueden acceder a los campos o zonas adyacentes y contaminar los cultivos a través de sus heces. Los animales salvajes son más difíciles de controlar; las aves, los reptiles, los roedores o los insectos pueden introducirse fácilmente en los campos atraídos por las plantas, el agua o los vertederos o los montones de estiércol que pueda haber cerca.
• Las Personas: Los encargados de manipular alimentos pueden ser una vía importante de contaminación que en la agricultura, a veces, se pasa por alto. Una higiene deficiente por parte de aquellos que manipulan los alimentos puede provocar que, a través de sus manos, se transfieran y contaminen los cultivos, las frutas y las hortalizas.

Condiciones de Almacenamiento y Transporte

Las condiciones ambientales (tiempo, temperatura, humedad, etc.) afectan al crecimiento y la supervivencia de los microorganismos. Por lo tanto, es importante tenerlas en cuenta a la hora de almacenar y transportar frutas, verduras y cereales. Estas condiciones también pueden provocar que aparezca moho, que es un signo de deterioro y no un riesgo para la seguridad alimentaria, pero los mohos pueden producir toxinas que pueden causar intoxicación alimentaria. Las hortalizas, en particular, son mucho más propensas a las podredumbres de origen bacteriano. El almacenamiento y la venta pueden favorecer su alteración.

Alteraciones en Tubérculos: El Caso de la Patata

Entre los principales cultivos alimentarios, la patata (Solanum tuberosum) ocupa el tercer lugar en consumo humano (Devaux et al., 2020). M. Dogramaci et al. destacan que el impacto del almacenamiento poscosecha en el microbioma del tubérculo de patata está poco explorado. Para abastecer los mercados de alimentos frescos y procesados, aproximadamente el 90 % de los tubérculos cosechados se almacenan en frío hasta un año.

Previamente, algunos estudios evaluaron el impacto del microbioma en enfermedades y cualidades del tubérculo durante el almacenamiento (Buchholz et al., 2021; Li et al., 2022; Macharoen et al., 2024; Maciag et al., 2020; Xie et al., 2022). Buchholz et al. (2021) observaron un cambio significativo en la composición de la comunidad bacteriana de los tubérculos desde la cosecha hasta la ruptura de dormancia y la brotación, y sus resultados sugirieron un posible papel de Flavobacterium sp. Se observaron diferencias en la composición y diversidad de la comunidad bacteriana y fúngica según áreas de producción y periodos de almacenamiento (Xie et al., 2022).

En otro estudio, se observó una mayor supervivencia de un consorcio bacteriano beneficioso (Enterobacter amnigenus, Rahnella aquatilis, Serratia plymuthica, dos cepas de Serratia rubidaea) utilizado como biocontrol contra la podredumbre blanda de la patata (Pectobacterium sp.). Especies bacterianas identificadas como Flavobacterium frigidarium y Bacillus coahuilensis pueden explorarse como moduladoras del crecimiento de brotes, mientras que Bacillus megaterium y Arthrobacter sp. son importantes para determinar posibles relaciones entre los perfiles microbianos (bacterianos y fúngicos) y las cualidades de almacenamiento del tubérculo. La transmisión vertical de especies bacterianas y fúngicas distintas desde el campo al almacenamiento y al brote de los tubérculos semilla en la siguiente campaña se informó en Song et al. (2024).

Deterioro en Legumbres: El Defecto de Cocción Difícil (HTC)

Las malas condiciones de almacenamiento están provocando una disminución evitable de la calidad en toda la cadena de suministro de legumbres, lo que supone un coste para los productores y procesadores, según una nueva investigación de la Universidad de Monash. Después de la cosecha, las legumbres a menudo se almacenan en silos a granel o en cobertizos en las granjas, donde pueden estar expuestas a los calurosos veranos australianos con poco o ningún control de la temperatura o la humedad. Las altas temperaturas y la humedad durante el almacenamiento provocan daños internos en las habas y los frijoles adzuki, lo que los hace más difíciles de cocinar, menos nutritivos y menos adecuados para el procesamiento (por ejemplo, enlatado o extracción de proteínas), encontró la investigación.

En una serie de estudios publicados en Food Hydrocolloids, Carbohidratos Polímeros y Food Bioscience, los investigadores descubrieron que almacenar frijoles faba y adzuki a altas temperaturas (por encima de 40 °C) y niveles de humedad (más del 80 %) desencadena cambios internos en las estructuras de proteínas, almidón y lípidos de los frijoles. Según el autor principal, el profesor asociado Sushil Dhital, la forma en que se almacenan los frijoles después de la cosecha puede determinar su calidad final, incluso si se cultivaron y cosecharon perfectamente. «Existe la percepción de que una vez cosechados los granos, el trabajo está hecho. Sin embargo, hemos descubierto que las malas condiciones de almacenamiento pueden arruinar silenciosamente la calidad del grano y echar por la borda meses de buen trabajo en el campo», afirmó el profesor asociado Dhital.

Observaron que incluso los granos perfectamente cultivados y cosechados pueden desarrollar graves problemas de calidad si no se almacenan correctamente. Los granos almacenados a 40 °C y 80 % de humedad se volvieron estructuralmente resistentes a la absorción de agua y mucho más difíciles de cocinar. Sus proteínas y almidón son diferentes a los de los granos recién cosechados, explicó el profesor asociado Dhital. El problema se conoce como defecto de cocción difícil (HTC), que significa que los granos tardan más en ablandarse, son más difíciles de digerir y pueden desarrollar sabores desagradables. Esto tiene implicaciones reales para los fabricantes de alimentos, las empresas conserveras y los exportadores que dependen de productos consistentes y de alta calidad. El principal problema de la variación de la funcionalidad de las proteínas vegetales entre lotes está vinculado a este fenómeno HTC.

La investigación se centró en dos variedades de leguminosas ampliamente cultivadas en Australia: las habas y las adzuki. A pesar de las diferencias de tamaño y color, ambas mostraron un deterioro poscosecha similar en estas duras condiciones de almacenamiento, que se asemejan mucho a los típicos veranos australianos. En las tres investigaciones vinculadas, el equipo de investigación dirigido por la candidata a doctorado Dilini Perera descubrió que:

• Los frijoles almacenados en condiciones cálidas y húmedas no podrían hidratarse ni ablandarse adecuadamente.
• El almidón interno se volvió más cristalino, limitando la absorción de agua y ralentizando el tiempo de cocción.
• La solubilidad y digestibilidad de las proteínas disminuyeron, lo que hizo que los granos fueran menos adecuados para la extracción de proteínas.
• Las paredes celulares del cotiledón (interior del frijol) no se separaron adecuadamente durante la cocción.
• El color de la cubierta de la semilla se oscureció, lo que refleja cambios bioquímicos más profundos y una pérdida de calidad percibida.

«Las condiciones poscosecha son tan importantes como la genética y las prácticas agrícolas.

Principales Microorganismos Alteradores y Patógenos

Los microorganismos patógenos detectados en el producto cosechado incluyen un amplio rango de bacterias, mohos y virus, cada uno con características y riesgos específicos.

Bacterias

Las bacterias suelen dar lugar a pérdidas de productos frescos. Entre las más relevantes se encuentran:

• Escherichia coli: La mayoría de las cepas de esta bacteria son inofensivas, aunque algunas se han relacionado con enfermedades de transmisión alimentaria, siendo la más común la O157, responsable de un brote mortal en Alemania en 2011 vinculado a las semillas de alholva. Esta bacteria procede del tracto intestinal del ganado por lo que puede contaminar el suelo, los cultivos y el agua a través de las heces de los animales. Cuenta con la capacidad de producir toxinas termorresistentes que pueden producir enfermedades digestivas en humanos y animales.
• Salmonella: Una familia de bacterias capaces de producir enfermedades transmitidas por los alimentos, causando gastroenteritis y siendo responsable de muchos brotes alimentarios. Se puede encontrar en el tracto digestivo de animales salvajes y domésticos. Esta bacteria se ha encontrado en productos frescos como las semillas, las hojas (p.ej., de lechuga), las hortalizas (brotes y tomates) y las frutas (melones o mangos); también es capaz de colonizar otros productos agrícolas como los frutos secos y los granos de cacao. La contaminación de las hortalizas puede producirse a través del suelo, por el estiércol o el agua contaminados. La salmonelosis es una de las enfermedades de transmisión alimentaria más común y ampliamente extendida, producida por bacterias del género Salmonella. Este microorganismo presenta una gran capacidad de adaptación, lo que le permite sobrevivir en ambientes muy diversos durante meses o incluso años. Generalmente se caracteriza por la aparición brusca de fiebre, dolor abdominal, diarrea, náuseas, vómitos, cefalea, mialgias y otros síntomas sistémicos.
• Listeria monocytogenes: Esta bacteria provoca listeriosis, una enfermedad que puede poner en peligro la vida de grupos vulnerables como los niños, los ancianos y las mujeres embarazadas. La listeria puede contaminar los cultivos por el agua, las heces de los animales y el suelo. Puede sobrevivir en condiciones difíciles como el frío, la alta salinidad y la acidez. L. monocytogenes es capaz de formar biopelículas o biofilms en gran variedad de superficies utilizadas en la industria alimentaria. La principal ruta de transmisión al ser humano es el consumo de alimentos contaminados.
• Bacillus cereus: Se encuentra con facilidad en el suelo y, por lo tanto, tiene el potencial de contaminar distintos tipos de alimentos como frutas, verduras y cereales. Forma esporas para sobrevivir a condiciones adversas, pero se inactivan con el frío.
• Campylobacter: La campilobacteriosis es una zoonosis de distribución mundial causada por bacterias del género Campylobacter. La mayoría de las personas que contraen una intoxicación alimentaria por campylobacter se recuperan completa y rápidamente, pero en algunas puede causar problemas de salud graves y a largo plazo. Se caracteriza por diarrea (a menudo sanguinolenta), dolor abdominal, malestar, fiebre, náuseas y vómitos.
• Podredumbre blanda bacteriana: Producida por especies de los géneros Erwinia y Pseudomonas. También se han identificado Pseudomonas marginalis y, en forma secundaria, Bacillus y Clostridium.

Mohos

La mayoría de los patógenos de la descomposición de productos frescos son mohos, los cuales pueden causar deterioros progresivos:

• Micotoxinas: Toxinas producidas por mohos que crecen en algunos alimentos. Suelen estar relacionadas con los cereales, los frutos secos, las especias, las manzanas y las frutas deshidratadas. Normalmente, los mohos crecen en los alimentos después de la cosecha durante el almacenamiento, por lo que para evitar que se desarrollen y produzcan toxinas, es muy importante almacenar los cultivos en las condiciones adecuadas.
• Podredumbre mohosa gris: Producida por Botrytis cinerea, cuya denominación específica alude al color gris del micelio de este moho. Este tipo de alteración se favorece con la humedad y la temperatura elevadas.
• Podredumbre blanda: Producida por Rhizopus stolonifer, con frecuencia es blanda y esponjosa.
• Mohos del género Penicillium: Destacando P. italicum (moho azul) y P. digitatum (moho verde), así como P. Expansum.
• Otras podredumbres: Podredumbre parda producida por Sclerotinia, podredumbre negra por mohos producida por Aspergillus niger, podredumbre rosada por Trichothecium roseum, y podredumbre mohosa verde por Cladosporium herbarum.

Levaduras

Las levaduras también pueden causar alteraciones, especialmente en productos con bajos niveles de pH y alta concentración de azúcar. Se desarrollan sobre la superficie del vino, en contacto con el aire. Levaduras de los géneros Candida sp., Hansenula sp., Pichia sp. pueden llevar a la fermentación vigorosa, pudiendo producir incluso la explosión de botellas de vidrio, así como películas en la superficie y sedimentos en las botellas, dando lugar a una elevada acidez volátil (Fugelsang y Edwards, 2006).

Virus

Existen muchos virus capaces de provocar enfermedades transmitidas por los alimentos. Los más comunes son los Norovirus y los Hepatovirus. Los Norovirus producen gastroenteritis y los Hepatovirus hepatitis. Las principales vías de contaminación de estos virus son el agua infectada y los operadores que manipulan alimentos infectados.

La siguiente tabla resume algunos de los microorganismos más comunes y sus implicaciones:

Mecanismos de Protección Natural y Vulnerabilidad del Producto

Los tejidos no dañados presentan una resistencia importante a la invasión microbiana. La cáscara de almendras y nueces, así como la epidermis de las frutas, constituyen un "protector" fundamental. Los frutos en baya poseen una especie de membrana cutinizada (cutícula). Sin embargo, pocos microbios se encuentran en el interior de los frutos a menos que los tejidos sufran presión y/o daño. El envejecimiento natural de las células también contribuye al deterioro microbiano, así como la acción de diversos enzimas.

Algunas frutas y hortalizas poseen propiedades antimicrobianas naturales. Pueden citarse los ácidos, como el cítrico y el málico, que tienen un efecto antimicrobiano manifiesto y se han empleado como conservador. El ácido benzoico, por ejemplo, está presente en concentraciones del 0.24% en arándanos y ciruelas, y se utiliza como conservador de mermeladas y otros productos de las frutas. Los aceites esenciales, que forman parte de un aldehído aromático, también confieren protección.

Sin embargo, la presencia de daños mecánicos o fallas de crecimiento compromete la barrera protectora, permitiendo la infección y la descomposición del fruto cercano. Los frutos o vainas de las leguminosas, por su parte, tienen una vida poscosecha limitada. La composición de la fruta, con más del 80% y hasta el 90% de agua, también influye, ya que el agua favorece la actividad microbiana. La fibra dietética, vitaminas como los carotenos, vitamina C, y vitaminas del grupo B, y minerales como el potasio, son otros constituyentes que pueden afectar la resistencia o el atractivo del producto para los microorganismos.

Estrategias para la Gestión y Prevención Poscosecha

Para evitar la contaminación y el crecimiento de microorganismos en nuestras cosechas, debemos conocer los microorganismos y las vías de contaminación más habituales en nuestros cultivos. Esto es crucial para reducir las pérdidas y garantizar la seguridad alimentaria.

Higiene en el Campo y Agua Limpia

• Suelo limpio: Es importante racionalizar y gestionar el uso de compost y/o estiércol para reducir las posibilidades de contaminación. No utilizar estiércol fresco ya que los microorganismos pueden sobrevivir en él hasta 90 días; guardar el estiércol en las condiciones adecuadas entre 60 y 90 días antes de incorporarlo al suelo.
• Agua limpia: El agua de riego es una fuente importante de contaminación por lo que debemos seleccionar con cuidado el agua con la que vayamos a regar. Si es posible, analícela, o utilice agua potable. Evite el uso de aguas residuales y evalúe la calidad de cualquier agua superficial utilizada para el riego. Valore la posibilidad de utilizar un sistema de riego directo al suelo y evite, siempre que sea posible, regar con aspersores.

Control de Animales y Plagas

Es fundamental mantener bajo control a los animales domésticos y salvajes para evitar la contaminación cruzada en los campos de cultivo.

Higiene del Personal

Se deben promover las prácticas sanitarias, incluyendo la buena higiene entre los operadores que manipulan los alimentos durante el cultivo, la cosecha y la poscosecha, y proporcionar las instalaciones adecuadas para la limpieza de las manos y baños limpios y adecuados. Es importante contar con un protocolo en caso de que existan empleados enfermos y excluirlos de las actividades de manipulación de alimentos durante el tiempo que dure la enfermedad.

Control Ambiental en Almacenamiento y Transporte

Las condiciones controladas durante la poscosecha son vitales. Se deben mantener unas buenas normas de limpieza en las zonas de envasado, los almacenes y en los transportes utilizados después de la recolección. Tomar medidas para asegurar la higiene durante el almacenamiento, el envasado y el transporte para evitar que se produzcan situaciones extremas que puedan comprometer la seguridad alimentaria. Esto incluye invertir en sistemas de almacenamiento con control de temperatura y humedad para preservar la calidad poscosecha, especialmente en legumbres para evitar el defecto de cocción difícil. El término de curado, manteniendo una humedad relativa alta (90%) durante varios días, puede retrasar también el crecimiento microbiano y el deterioro.

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