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Mermelada De Nopal

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Categoría: Temas Variados

Enviado por: monto2435 05 junio 2011

Palabras: 91605 | Páginas: 367

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nfites Mermeladas y geles Productos fermentados Calidad e inocuidad Mercadeo

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35 37 38 40 43 44 45 46 47 48

5. Uso de los cladodios del nopal en productos alimenticios

Descripción de los tipos de productos

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Cladodios mínimamente procesados Frutos mínimamente procesados Jugos y bebidas Mermeladas y dulces Nopalitos en escabeche y en salmuera Nopalitos en escabeche Nopalitos en salmuera Harinas Calidad e inocuidad Mercadeo, situación actual y perspectivas de cada producto

52 54 55 55 57 57 58 60 62 63

6. Producción de alimentos para consumo humano por la pequeña industria

Descripción de los productos Requerimientos técnicos Preprocesamiento Remoción de espinas Selección y lavado Procesamiento de tunas Procesamiento de cladodios Envasado y almacenamiento Calidad e inocuidad Comercialización Aspectos económicos

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65 66 71 72 74 75 85 93 94 95 97

7. Producción industrial de productos no alimentarios

Descripción de los tipos de productos Requerimientos técnicos Colorantes de la cochinilla Complementos alimenticios Colorantes extraídos del fruto Hidrocoloides (mucílagos) Productos cosméticos Otros productos con perspectivas Envasado Calidad Comercialización Aspectos económicos

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99 100 101 105 105 106 107 108 110 110 111 112

8. Producción de bioenergía y fertilizantes a partir de los nopales

Consideraciones generales Manejo y almacenamiento Uso como leña Utilización de residuos de nopal en la producción de biogás Usos de residuos para lombricultura y fertilizantes Aspectos económicos

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113 114 115 115 115 118

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9. Estudios de caso sobre la utilización agroindustrial de los nopales en distintos países

Argentina Chile Eritrea Estados Unidos de América Etiopía Italia Marruecos México Perú Sudáfrica Túnez Otros países

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121 122 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134

10. El desarrollo de cadenas y redes de valor en base al cultivo del nopal

TCP/ERI/8923 – «Transferencia de Tecnología del Nopal (Opuntia spp.) Producción y Utilización» TCP/ETH/2901-3002 – «Producción y Utilización del Nopal (Opuntia ficus-indica) en el Tigray» Pautas para la utilización agroindustrial de los nopales El potencial del desarrollo del cultivo del nopal Parámetros y extensión del enfoque Ejemplo de un programa para el desarrollo del nopal y de su agroindustrialización

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137 138 139 139 143 145

Bibliografía Anexo – Sitios web de interés

149 165

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Lista de cuadros

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Cambios físicos y de la composición de los frutos de Opuntia amyclaea durante su maduración Composición química de la pulpa de tuna Composición mineral de la pulpa de tuna Composición química de pulpas de tuna Composición mineral de pulpas de tuna Características promedio de 11 colectas de Opuntia xoconostle Composición química de cladodios de distintas edades Características tecnológicas de la pulpa de tuna Características tecnológicas de pulpas de tunas 9 10 11 11 12 12 13 16 16 18 20 36 44 45 47 54 55 58 59 60 61 67 116 117 118

10. Algunos productos alimenticios, subproductos y aditivos obtenidos de las tunas y los cladodios 11. Contenido de betalaínas en distintas partes del fruto de diversas especies de Opuntia 12. Clasificación de alimentos y pH 13. Fórmula base de láminas deshidratadas de tuna cv. Taifi 14. Características físicas y químicas de láminas deshidratadas de pulpa de tuna y membrillo 15. Análisis físicos y químicos de dos tipos de vinagre de tuna 16. Efecto del tipo de película plástica sobre diferentes variables: respuesta en nopalitos mínimamente procesados y refrigerados a 4 °C y 10 °C 17. Efecto de la temperatura sobre diferentes variables: respuesta en nopalitos mínimamente procesados después de 15 días de refrigeración 18. Etiquetado nutricional de nopalitos en escabeche comercial 19. Etiquetado nutricional de nopalitos en escabeche comerciales 20. Características de la harina de nopal 21. Composición proximal del flan en polvo (g/100 g) 22. Características de calidad industrial de tuna y nopalito para procesamiento industrial 23. Precocidad de brotación de plantas de nopal 24. Análisis de fertilidad de la capa arable del suelo utilizado en el ensayo 25. Análisis químico del bioabono utilizado en el ensayo

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Lista de figuras

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Distribución de Opuntia spp. en el mundo Ejemplos de producción industrial de alimentos en base a tuna y nopalito Diagrama de flujo para la elaboración de mermelada de tuna Diagrama de flujo para elaboración de jugo de tuna Diagrama de flujo para la obtención de edulcorante de tuna Diagrama de flujo de elaboración de láminas deshidratadas de tuna Diagrama de flujo para la elaboración de pulpas congeladas de tuna Diagrama de flujo para elaboración de mermelada de nopal Diagrama de flujo para elaboración de confitados de nopal

3 66 76 77 81 81 83 85 87 90 90 91 92 95 104 106 107 116 117 117 118 143

10. Diagrama de flujo de producción tradicional de nopalitos en salmuera 11. Diagrama de flujo para elaborar nopalitos en salmuera 12. Diagrama de flujo para elaboración de jugo de nopal 13. Diagrama de flujo para obtener harina de nopal 14. Factores que inciden en la calidad del producto desde su ingreso a la planta procesadora hasta su distribución 15. Obtención de extracto de cochinilla y carmín 16. Diagrama de flujo para obtención de colorante de tuna púrpura 17. Diagrama de flujo para la extracción de mucílago de nopal 18. Evolución en el tiempo del porcentaje de plantas brotadas para cuatro acondicionamientos de suelo 19. Efecto de los acondicionamientos de suelo sobre la producción de materia seca total y materia seca de raíces 20. Evolución en el tiempo del porcentaje de plantas brotadas para cuatro acondicionamientos de suelo 21. Relación entre materia seca producida y nitrógeno absorbido y entre nitrógeno absorbido y nitrógeno aplicado en el bioabono 22. Cadena de comercialización de nopal basada en las instituciones y organizaciones

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Lista de láminas

1. 2. 3. 4. 5. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38.

Diversos tipos de plantas de nopales. Chile, 2000 Tunas de diversos colores. Chile, 1998 (a) Plantación comercial de nopalitos; (b) Tunas. Chile, 2000 Cosecha de nopalitos. México, 2005. Daño por frío en tuna cv. Bianca. Italia, 2005. Transporte de nopalitos y tunas (a) Licor de fico d’India producido en Italia; (b) de O. xoconostle en México. México. 2004. Venta de tunas de colores en una feria de frutas. México. 2003. Cladodios confitados. Chile, 1997 Nopalitos en escabeche y salmuera. (a, b, c) México, 2005. (d) México, 2005. Tunas a la llegada a la planta elaboradora. México, 2004. Tipos de sistemas para el transporte de nopalitos. México. 2005 y 1999. Barrido de la tuna. Chile, 2002 y México, 2004. Desespinado mecánico de las tunas. México, 2004. Equipo mecánico para el desespinado de la tuna. México, 1991. Selección de las tunas. México, 2004. Desespinado (a), México, 1999 y corte de nopalitos (b), Chile, 1999. Pulpadora mecánica (a) y manual (b) para separar las semillas. Chile, 2005. Prensas para la extracción de jugos: (a) hidráulica de marco; (b) hidráulica de mangas, (c) filtro prensa. Chile, 2005 Pasteurizador de placas. Chile, 2005 Jugos de tunas de distintos colores. Chile, 1996. Productos concentrados de tuna (a) Argentina, Namibia y Sudáfrica. Chile. 1998 y 2002 (b) México. México. 2004 Deshidratador eléctrico de bandejas. Chile, 2004. Túnel deshidratador de aire forzado para elaborar láminas de pulpa de tuna. Chile, 2004. Láminas deshidratadas de pulpa de tuna. Chile, 2003. Mermelada de nopal con limón. Chile, 1996. Pelado, corte y trozado de pencas y productos confitados con y sin cobertura de chocolate. Chile, 1997. Venta de nopalitos en el mercado, nopalitos prepicados y en salmuera. México, 2001. Producto para el desayuno en base a cereal y nopal. México, 2005. Cortado y deshidratado de nopales para elaborar harinas o polvos. México, 1995. Plantación comercial de tuna para producción de cochinilla. Chile, 1998. Cosecha de cochinillas. (a y b) Chile, 2005. (c) .Perú, 1999 Secado artificial de la cochinilla. Chile, 2005 Limpieza, selección y cochinilla seca Productos derivados de la cochinilla. (a) Chile, 2005 y (b) Chile. 1999 Tableteadora y encapsuladora. Chile, 2005.

8 11 26 27 30 31 33 38 39 57 59 72 72 73 73 74 74 75 76 78 78 79 80 82 82 83 86 88 89 92 93 100 101 102 102 103 105

6-7. Tunas acondicionadas de distintas formas. Chile, 2003.

ix

39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. ,

Complementos alimenticios a base de nopal. Chile, 2005. Mucílago extraído del nopal. Chile, 2001. Champú, cremas y jabón a base de nopal. Chile, 2005. Participantes en un taller de elaboración de productos de tuna y nopalito. Chile, 2005. Venta de tuna en Eritrea. Eritrea, 2003. Algunos productos presentes en el mercado de Estados Unidos de América, 2005. Venta de tuna en mercados y puestos en calles de Mekelle. Etiopía, 2003. Participantes en los talleres, degustan las muestras gastronómicas en base a nopal. Etiopía, 2003. Un producto en el mercado italiano. Italia, 2005. Venta de tunas en Marruecos. Marruecos, 2004. Capacitación de grupos femeninos en la preparación de platos a base de nopal. Etiopía, 2003. Cosecha de nopalitos en México. 2004. Tunas de diversos colores. Chile, 2005

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Agradecimientos

AGRADECIMIENTOS DE LA AUTORA PRINCIPAL La autora desea agradecer a la Universidad de Chile y en particular a la Facultad de Ciencias Agronómicas, de la cual ha recibido constante apoyo para llevar a cabo los trabajos e investigaciones sobre Opuntia y cuyos resultados más relevantes se presentan en esta publicación. Además desea agradecer a los autores de los distintos capítulos que han colaborado en la preparación de esta obra, pero especialmente a Elena Sepúlveda con quien se han desarrollado durante años las investigaciones sobre Opuntia. También desea reconocer la contribución de numerosos estudiantes que a través de sus Memorias y Tesis han contribuido al mejor conocimiento de esta especie y de los procesos tecnológicos que facilitan su aprovechamiento. Es necesario también agradecer a la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), a través del Servicio de Tecnologías de Ingeniería Agrícola y Alimentaria y de la Red de Cooperación Técnica CACTUSNET-FAO, especialmente a Roberto Cuevas y Enrique Arias, por su confianza y apoyo para desarrollar este documento. Finalmente desea agradecer el apoyo continuo y los consejos recibidos de M. Isabel Sáenz y Andrea Larroucau y de todas las personas que de una manera u otra brindaron su apoyo para la preparación de este documento. AGRADECIMIENTO DE LOS COORDINADORES TÉCNICOS La preparación de esta publicación ha sido posible gracias al apoyo, dedicación y ayuda de muchas personas a quienes deseamos hacer llegar nuestro profundo agradecimiento. En primer deseamos agradecer a Carmen Sáenz, autora principal y entusiasta propulsora del tema. Su dedicación, conocimientos y experiencia contribuyeron decisivamente a hacer realidad esta obra. Agradecemos igualmente a los coautores de distintos capítulos: Horst Berger, Joel Corrales García, Ljubica Galletti, Víctor García de Cortázar, Inocencio Higuera, Candelario Mondragón, Armida Rodríguez-Félix, Elena Sepúlveda y María Teresa Varnero. Deseamos agradecer especialmente la revisión crítica del texto por parte de Danilo Mejía (FAO/AGST) y de Jesús Fuentes (Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Saltillo, Coahuila, México) por sus valiosos comentarios y contribución al mejoramiento del texto final. Del mismo modo deseamos agradecer el apoyo permanente recibido por parte de Shivaji Pandey, Director de la Dirección de Servicios de Apoyo a la Agricultura, de Gavin Wall, Jefe del Servicio de Tecnologías de Ingeniería Agrícola y Alimentaria y de François Mazaud, Oficial Superior de este Servicio, por su continuo apoyo y estímulos para la realización de esta publicación. Igualmente se agradece el apoyo de Mahmoud Solh, Director de la Dirección de Producción y Protección Vegetal y de Eric Kueneman, Jefe del Servicio de Cultivos y Pasturas, por la contribución técnica de esa Dirección. Por último, pero no menos importante, se agradece enormemente la eficiente labor de edición técnica y de estilo por parte de Cadmo Rosell, la preparación y formatación del texto final por Lynette Chalk y la asistencia administrativa de Donna Kilcawley, Claudia Bastar, Ann Drummond y Larissa d’Aquilio.

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Prólogo

Uno de los elementos principales del mandato de la Dirección de Sistemas de Apoyo a la Agricultura (AGS) de la FAO es apoyar y mejorar el ingreso de las poblaciones rurales a través del fomento y apoyo a las agroindustrias y de la adición de valor a los productos primarios, contribuyendo además a la creación de fuentes de empleo y a la diversificación del ingreso, motores del desarrollo rural. El mejoramiento económico de los agricultores puede ser promovido por el crecimiento de sistemas agroindustriales que a través de operaciones comerciales eficientes y del adecuado uso de los recursos naturales pueden responder a las demandas dinámicas de los mercados. A la vez, el mejoramiento de los precios que obtienen los agricultores por sus productos y la captura por parte de ellos del valor agregado contribuye a mejorar la seguridad alimentaria del grupo familiar. Por otra parte, el desarrollo de las agroindustrias promueve a su vez el desarrollo de los sectores asociados y de la cadena de producción y del manejo posproducción, pasando por el transporte, el almacenamiento, el procesamiento y la comercialización de los productos, incluyendo los mínimamente procesados y los productos comercializados como frescos. Los mercados globalizados modernos ofrecen oportunidades para los agricultores, los procesadores y los comerciantes con una visión innovadora de utilización de recursos aún no aprovechados. Dentro de este contexto, a través de varios proyectos de campo y de actividades de la FAO en distintos países en vías de desarrollo en las que ha participado activamente el Servicio de Tecnologías de Ingeniería Agrícola y Alimentaria (AGST) de la citada Dirección, en colaboración con el Servicio de Cultivos y Pasturas (AGPC), se ha demostrado la importancia del nopal (Opuntia spp.) como recurso natural y como potencial fuente de ingresos, empleo y nutrientes. Publicaciones anteriores de la FAO discuten diversos temas sobre el nopal pero sin considerar la utilización agroindustrial. Hay muchos países en los que este recurso natural se encuentra subutilizado y por ello AGST consideró importante consolidar en una publicación información técnica indispensable para su uso industrial, tal como la composición química, propiedades físicas, manejo posproducción, procesos para producir alimentos para consumo humano o para producir otros productos industriales de importancia para los mercados nacionales e internacionales, aunada con la información económica correspondiente para compartir experiencias en distintos países. Esta publicación puede así constituir una herramienta importante para compartir experiencias y conocimientos sobre la utilización del nopal y como medio de difusión de tecnología, principalmente entre los países en vías de desarrollo. La Dirección de Sistemas de Apoyo a la Agricultura presenta este documento sobre el uso agroindustrial del nopal con el propósito de servir como un insumo especializado para el personal de planeamiento estratégico o técnico de alto nivel involucrado en planificar, manejar, asesorar o apoyar las acciones para resolver los problemas enfocados a la utilización agroindustrial de Opuntia spp. en el ámbito de las comunidades rurales, especialmente de América Latina y el Caribe y de África. En el primer Capítulo del libro se hace una introducción al tema de los nopales como recurso natural. En el Capítulo 2 se discute la composición química y características de Opuntia spp. y el Capítulo 3 resume las operaciones de campo requeridas para asegurar la calidad de la materia prima destinada a la producción agroindustrial. Los Capítulos siguientes hacen especial referencia al uso del nopal para el consumo humano. El Capítulo 4 presenta los principios técnicos generales para la utilización de los frutos de Opuntia spp., el Capítulo 5 se refiere al uso de los cladodios y el Capítulo 6 discute en detalle la

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tecnología y los factores económicos que influyen sobre la producción por la pequeña industria de alimentos. El Capítulo 7 trata de la producción industrial de productos no alimentarios y el Capítulo 8 se refiere a a la producción de bioenergía a partir del nopal. El Capítulo 9 ofrece una síntesis de las experiencias en el mundo basadas en estudios de caso sobre la utilización agroindustrial de Opuntia spp. en distintos países y finalmente en el Capítulo 10 se presentan las pautas básicas para el desarrollo de cadenas y redes de valor en base al cultivo del nopal. La publicación está dedicada a lectores tales como asesores y analistas responsables de la planificación y diseño de estrategias sectoriales, servidores públicos y especialistas en los sectores de la agroindustria. También será de utilidad a los asesores técnicos o gerenciales en la toma de decisiones y a técnicos de organizaciones especializadas para ejecutar o apoyar la planificación del desarrollo e implementación de proyectos agroindustriales. El documento se enfoca principalmente en los países en vías de desarrollo donde se encuentran difundidos los nopales o donde su difusión puede ofrecer perspectivas agrícolas, ecológicas y económicas favorables. Por esta razón el contenido del documento es sólido en lo científico, concreto en lo técnico y útil, pues está destinado a su aplicación práctica. Los aspectos de costo-beneficio y de factibilidad económica son tomados en cuenta ya que se enfatiza la importancia del valor agregado por medio de la transformación costo-efectiva del nopal. El documento puede servir como una herramienta para obtener información sobre como añadir valor a la planta de nopal por medio de la tecnología para producir productos agroindustriales que satisfagan distintos mercados y consumidores.

Shivaji Pandey Director Dirección de Sistemas de Apoyo a la Agricultura

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Prefacio

«Un tesoro bajo las espinas» así fue como un periodista siciliano resumió las bondades del nopal cuando hacía un reportaje sobre una reunión de la Red Internacional de Cooperación Técnica en Nopal – o Cactus – (CACTUSNET) en la ciudad de Palermo, Italia, en 1994. Desde que se realizó el primer Simposio Internacional sobre Nopal y Tuna en 1991 en Lagos de Moreno, Jalisco, México, cuatro países (Chile, Estados Unidos de Norteamérica, Italia y México) iniciaron, con el apoyo de la FAO, a promover la unión de esfuerzos para incrementar la cooperación entre científicos, técnicos y productores y para facilitar el intercambio de información y conocimientos sobre esta planta que sería definida como un tesoro. De ahí surgió la decisión de organizar un segundo evento internacional que se tituló Segundo Congreso Internacional de Tuna y Cochinilla y que se llevó a cabo en Santiago, Chile, en 1992. En esta ocasión se definieron la estructura y objetivos de CACTUSNET que posteriormente fue creada oficialmente, en base a la participación voluntaria, bajo los auspicios de la FAO durante la Mesa Redonda que se llevó a cabo con ese objetivo en Guadalajara, Jalisco, México, en agosto de 1993 y con el lema «Un esfuerzo para producir y conservar el ambiente en las regiones áridas y subáridas». En esta reunión participaron representantes de diez países. Desde entonces los contactos internacionales se han ido incrementando y hasta el momento han participado en las actividades de CACTUSNET individuos o instituciones de 31 países: Alemania, Angola, Argelia, Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Cuba, Egipto, Eritrea, España, Estados Unidos de Norteamérica, Etiopía, Grecia, India, Irak, Israel, Italia, Jordania, Madagascar, Marruecos, México, Mozambique, Namibia, Pakistán, Perú, Siria, Sudáfrica, Túnez, Turquía y Zimbabwe. La difusión de conocimientos se ha hecho a través de una Carta Circular, entre los cuales se encuentra la Lista de Descriptores, que ha estado a cargo de la Universidad de Guadalajara (México), Universidad de Reggio Calabria (Italia), Universidad de Palermo (Italia), Universidad de Sassari (Italia), Universidad de Santiago del Estero (Argentina), Universidad de Chile y del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas de Túnez. A partir del Tercer Congreso de Nopal y Cochinilla (Sudáfrica, 1996) CACTUSNET organiza los congresos internacionales bajo el auspicio de la Sociedad Internacional de Ciencias Hortícolas (ISHS) por lo que las memorias se publican como un número de la revista internacional Acta Horticulturae. El Cuarto Congreso fue organizado en Túnez (2000) y el Quinto Congreso en México (2004) cuando se unió a las celebraciones de los 150 años de la fundación de la Universidad Autónoma de Chapingo. Las reuniones generales de CACTUSNET se llevan en concomitancia con los congresos internacionales cuya periodicidad está fijada cada cuatro años. Además de los congresos internacionales, la FAO, a través de CACTUSNET ha organizado o contribuido a eventos de tipo regional, interregional y global como proyectos, cursos, talleres, congresos, simposios y reuniones de grupos de trabajo en Angola, Argentina, Chile, Italia, Marruecos, México, Perú y Túnez. Como consecuencia del incremento de la comunicación entre los países interesados en el cultivo y la utilización del nopal se han generado proyectos nacionales para la transferencia de tecnología y que han sido apoyados por el Programa de Cooperación Técnica de la FAO (PCT) en Eritrea, Etiopía y Namibia. Otros proyectos del PCT en Argentina e Irán, incluyeron al nopal como una de las especies frutícolas a las cuales era necesario dar atención. Proyectos apoyados por el programa Telefood de la FAO se han ejecutado en Argentina, Cuba y Etiopía. Estos proyectos han recibido la asistencia técnica y/o materiales vegetativos de especialistas participantes en CACTUSNET.

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Con espíritu de cooperación y trabajo voluntario de los miembros de CACTUSNET la FAO ha publicado, en árabe, español e inglés «Agroecología, cultivo y usos del nopal» y «El nopal (Opuntia spp.) como forraje». En la presente publicación se hace especial referencia al uso agroindustrial y al desarrollo de cadenas de valor en base a la explotación del nopal. Para el desarrollo de las actividades frecuentemente se ha contado con el apoyo o se han establecido relaciones con instituciones internacionales como el Centro Internacional de Investigación Agrícola en las Zonas Áridas (ICARDA), Instituto Internacional de Recursos Fitogenéticos (IPGRI), la Secretaría de la Convención de Lucha contra la Desertificación (UNCCD), la Dirección conjunta FAO-Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), la ya mencionada ISHS y con numerosos ministerios, instituciones y universidades nacionales. Las Representaciones de la FAO en los países así como las oficinas regionales para Europa (REU), para América Latina y el Caribe (RLC) y para el Cercano Oriente (RNE) de una manera u otra han jugado un papel importante en el logro de los resultados. La FAO ha ofrecido asistencia técnica y en algunos casos un financiamiento parcial, de acuerdo a las posibilidades, a través de los Servicios de Cultivos y Pastos (AGPC), de Semillas y Recursos Fitogenéticos (AGPS), de Producción Animal (AGAP) y de Tecnologías de Ingeniería Agrícola y Alimentaria (AGST). En esta reseña se han mencionado algunas de las principales actividades y resultados obtenidos en el trabajo sobre el nopal. Sin embargo el trabajo técnico y científico para apoyar el desarrollo de la producción y consumo del nopal y sus productos, está lejos de haberse completado, lo que exige que se sigan realizando acciones concretas. Es, por lo tanto, también necesario formular estrategias globales de desarrollo y explotación integral del cultivo y elaborar programas para cada región o país, considerando la gran variedad de parámetros naturales y la diversidad de antecedentes socioculturales e históricos, de manera que se consolide este aporte a la riqueza hortícola universal que el continente americano ha hecho al mundo como igualmente lo han sido otros cultivos que fueron adoptados por diferentes poblaciones y que modificaron hábitos alimenticios y enriquecieron su dieta. Una acción concreta para el aprovechamiento integral del nopal es su utilización agroindustrial. El libro que aquí se presenta compila los elementos científicos y técnicos, así como las estrategias para la transformación agroindustrial del nopal con la consiguiente adición de valor, generación de empleo y aumento de ingresos en el medio rural. Confiamos en que esta información sea una contribución valiosa para el aprovechamiento de este «tesoro bajo las espinas».

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Siglas

AIR APPCC aw BPM CAM CIAD CMC DF DQO EDTA ETA EVOH FDA G.L. HDPE HR HTST IAA IQF ITINTEC JECFA LOPE MS msnm NASS NTU ONG PAM Agroindustria Rural Análisis de Peligros y de Puntos Críticos de Control Actividad de Agua Buenas Prácticas de Manufactura Metabolismo Ácido de las Crasuláceas Centro de Investigaciones en Alimentos y Desarrollo. Sonora, México Carboxi Metil Celulosa Daño por Frío Demanda Química de Oxígeno Ácido Dietilendiamino Tetra Acético Enfermedades Transmitidas por Alimentos Etil Vinil Alcohol Federal Drug Administration (U.S.A.) (Administración Federal de Drogas – EE.UU.) Gay Lussac High Density Poliethilene (Polietileno de Alta Densidad) Humedad Relativa High Temperature Short Time (Alta Temperatura Corto Tiempo) Índice de absorción de agua Individual Quick Frozen (Congelado Individual Rápido) Instituto Nacional de Investigaciones Tecnológicas, Industriales y de Normas Técnicas (Perú) Comité Mixto de Expertos en Aditivos Alimentarios Low Density Poliethylene (Polietileno de Baja Densidad) Materia Seca Metros sobre el nivel del mar National Agricultural Statistics Service (U.S.A.) (Servicio Nacional de Estadísticas Agrícolas – EE.UU.) Nephelometric Turbidity Units (Unidades Nefelométricas de Turbidez) Organización No Gubernamental Poliacrilamidas

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PE PP PPO PVC SAGARPA SST UE UFC UV

Polietileno Polipropileno Polifeniloxidasa Policloruro de Vinilo Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (México) Sólidos Solubles Totales Unión Europea Unidades formadores de colonias Ultravioleta

1

Capítulo 1

Los nopales como recurso natural

ANTECEDENTES El interés del ser humano por los nopales data de miles de años. Su origen e historia están íntimamente relacionados con las antiguas civilizaciones mesoamericanas, en particular con la cultura azteca. Existen evidencias arqueológicas que permiten afirmar que fueron las poblaciones indígenas asentadas en las zonas semiáridas de Mesoamérica las que iniciaron su cultivo de modo formal (Pimienta, 1990). Es muy probable que ya en los muestrarios de plantas y animales llevados a España por Cristóbal Colón se incluyeran nopales y otras cactáceas como muestra de la exótica flora del nuevo mundo (Barbera, 1999; Velásquez, 1998). Cuando Hernán Cortés llegó al Valle de México en 1519, no pudo menos que asombrarse ante los nopalli (término náhuatl que significa nopal) y las tunas (nochtli), sus atractivos y deliciosos frutos. Los cronistas de la época, entre ellos Gonzalo Fernández de Oviedo y Valdés, uno de los primeros narradores peninsulares, relata en 1535 en su Historia General y Natural de las Indias, como al acercarse la época de la fructificación de los nopales, los pobladores se alimentaban de las tunas «…las cuales tienen en tanto, que no las dejan por cosa del mundo. Y este es el mejor manjar que ellos tienen en todo el año…». Sin duda los nopales influyeron en el asentamiento de tribus errantes que concurrían en la época de la fructificación a las zonas habitadas por estas plantas y acababan por fijar ahí su residencia (Bravo-Hollins, 2002). Los antiguos relatos hacen mención a la gran variedad de nopales que se encontraban disponibles así como sus usos. Detallan además, la presencia de un insecto que se alimentaba de las pencas del nopal y que produce uno de los hasta el día de hoy más preciados pigmentos colorantes: la grana o cochinilla del carmín, secreto bien guardado por años por los colonizadores a quienes les reportó grandes ganancias. Fray Bernardino de Sagahún ilustra en su Historia General de la Nueva España estos modos de consumo del nopal: «Hay unos árboles en esta tierra que llaman nopalli, quiere decir tunal, o árbol que lleva tunas; es monstruoso este árbol, el tronco se compone de las hojas y las ramas se hacen de las mismas hojas; las hojas son anchas y gruesas, tiene mucho zumo y son viscosas; tienen espinas las mismas hojas. La fruta que en estos árboles se hace, se llama tuna… son de buen comer; es fruta preciada… Las hojas de este árbol comen las crudas y cocidas. En unos árboles de estos se dan tunas, que son amarillas por dentro, otros las dan que por dentro son coloradas, o rosadas, y éstas son de muy buen comer; otros árboles de estos hay que tienen en las hojas vetas coloradas, y las tunas que se hacen de estas son por de fuera y por dentro moradas…» (Velásquez, 1998). Por su parte, una ordenanza de Felipe III en 1620, señala que: «… uno de los más preciados frutos que se cría en nuestras Indias Occidentales es la grana o cochinilla, mercadería igual con el oro y la plata…» (Velásquez, 1998). Las propiedades

Carmen Sáenz Departamento de Agroindustria y Enología Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile Chile

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Utilización agroindustrial del nopal

medicinales del nopal también se hicieron notar desde un principio, atribuyéndosele cualidades diversas como anti-inflamatorio, diurético y antiespasmódico, entre otras; actualmente, en este ámbito, se llevan a cabo variadas e interesantes investigaciones. Los nopales están ligados de modo particular a la historia de México y Mesoamérica, su centro de origen genético; por ejemplo, en el escudo de México figura un águila posada sobre un nopal, un símbolo que ha llegado hasta nuestros días del jeroglífico de la Gran Tenochtitlán y significa sitio del nopal que crece sobre la piedra. Esta era la ciudad de los sacrificios de los náhuatls, capital del Imperio azteca, hoy ciudad de México, para los que tuvo especial relevancia en la vida económica, social y religiosa (Granados y Castañeda, 1996; Flores-Valdez, 2003). La evidencia del conocimiento y uso del nopal por los primeros pobladores mexicanos se encuentra en las excavaciones de Tamaulipas y Tehuacán, Puebla, donde se encontraron fosilizadas semillas y cáscaras de tuna, así como fibras de pencas de nopal, de una antigüedad de siete mil años (Flores-Valdez, 2003). Poco después de la llegada de los conquistadores a México, otro acontecimiento hace referencia a los nopales poniendo en evidencia el atractivo de esta especie, fundamental en ese ambiente. Es el que está recogido, en lengua náhuatl, en el Nican mopohua («Aquí se narra») y hace alusión a las apariciones de la Virgen de Guadalupe. El autor, tratando de dar una idea de la transformación del entorno ante la presencia de tan excelsa belleza, señala: «Los mezquites y nopales y otras diferentes hierbecillas que allí se suelen dar, parecían de esmeralda; su follaje, finas turquesas; y sus ramas y espinas brillaban como el oro» (Valeriano, 1554). Quizá hoy, la observación que se puede hacer de esta especie no sea tan exultante; sin embargo, aún en nuestros días esconde numerosos atractivos, valiosos compuestos y un valor excepcional para la protección y el desarrollo de las zonas áridas y semiáridas que abundan en el mundo y que están ligadas generalmente a la marginalidad y a la pobreza de sus habitantes. Es por ello que su utilización es una importante alternativa para dichas áreas y sus habitantes, así como para toda la humanidad. ORIGEN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS NOPALES Los nopales son originarios de América tropical y subtropical y hoy día se encuentran en una gran variedad de condiciones agroclimáticas, en forma silvestre o cultivada, en todo el continente americano. Además, se han difundido a África, Asia, Europa y Oceanía donde también se cultivan o se encuentran en forma silvestre. Los nopales pertenecen a la familia Cactaceae. La taxonomía de los nopales es sumamente compleja debido a múltiples razones, entre otras porque sus fenotipos presentan gran variabilidad según las condiciones ambientales, se encuentran frecuentemente casos de poliploidía, se reproducen en forma sexual o asexual y existen numerosos híbridos interespecíficos. Distintos autores presentan variaciones en la colocación taxonómica de los nopales dentro de la familia Cactaceae (p. ej., Sánchez Monge, 1984; Scheinvar, 1999; GRIN, 2005). En esta publicación se sigue la clasificación propuesta por GRIN, o sea la consideración de los nopales bajo el género Opuntia. El nombre científico le fue asignado por Tournefort en 1700, por su semejanza con una planta espinosa que crecía en el poblado de Opus en Grecia (Scheinvar, 1999; Velásquez, 1998). Esta especie una vez introducida en España desde México, se distribuyó por toda la cuenca del Mediterráneo. Probablemente los primeros nopales fueron cultivados cerca de Sevilla o Cádiz, puntos terminales de los viajes a las Indias (Barbera, 1999). Es así como actualmente existen en forma silvestre o cultivada en el sur de España, y en toda la cuenca del Mediterráneo: Francia, Grecia, Italia y Turquía, llegando hasta Israel. Los árabes la llevaron desde España a África, difundiéndose en Argelia, Egipto, Eritrea, Etiopía, Libia, Marruecos y Túnez. Sin embargo, su distribución es aún mayor; en el continente americano, se encuentra desde Canadá a Chile, en Argentina, Bolivia,

Capítulo 1 – Los nopales como recurso natural

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Brasil, Colombia, Chile, Estados Unidos de FIGURA 1 América, México, Perú, y Venezuela y varios Distribución de Opuntia spp. en el mundo países de América Central y el Caribe; en otros continentes se encuentra en Angola y Sudáfrica, en Australia y la India, existiendo especies tanto cultivadas como silvestres. En estos países, se encuentra parte de las más de 5 000 millones de hectáreas de zonas áridas y semiáridas del planeta y sus pueblos buscan especies que puedan desarrollarse y prosperar en ese peculiar y restrictivo hábitat. Independientemente de la clasificación taxonómica que pudiera usarse como referencia, en este documento se utiliza el nombre común nopal para la planta completa, la tuna se refiere a la fruta, el nopalito al cladodio tierno y la penca al cladodio adulto. En la Figura 1, se puede observar la distribución actual de los nopales en el mundo. Estas especies toman diferentes nombres de acuerdo a los países en los que se encuentran. El nombre propio original de la tuna en la lengua náhuatl es nochtli. No obstante, los españoles rebautizaron al nopal con el nombre de chumbera y la fruta como higo de Indias, o en la actualidad, higo chumbo. En Italia se conoce como fico d’India, en Francia le llaman figue de Barbarie; en Estados Unidos de América y Sudáfrica prickly pear, (nombre que está evolucionando actualmente a cactus pear, a fin de eliminar el término considerado algo peyorativo de prickly [espinoso]); en Israel se conoce como sabras, que significa espinoso por fuera pero dulce por dentro. En Eritrea y Etiopía son llamados beles. En la India se conocen, según las lenguas locales como nagphani, anda torra o chapathi balli. En Brasil, como palma forrageira, ya que se cultiva principalmente para la producción de forraje. LOS NOPALES COMO RECURSO NATURAL Las plantas del género Opuntia son nativas de varios ambientes, desde zonas áridas al nivel del mar hasta territorios de gran altura como los Andes del Perú; desde regiones tropicales de México donde las temperaturas están siempre por sobre los 5 ºC a áreas de Canadá que en el invierno llegan a -40 ºC (Nobel, 1999). Por esta razón, estas especies pueden ser un recurso genético de interés para zonas ecológicas muy diversas. Uno de sus mayores atractivos es su anatomía y morfología adaptada a condiciones de fuerte estrés ambiental, por lo que son una alternativa de cultivo para regiones donde difícilmente crecen otras especies. Las características de las plantas que las hacen adaptables al medio árido tienen relación con la conformación de varios de sus órganos. Según Nobel (1998) sus raíces superficiales y extendidas captan el agua de las escasas lluvias que caen en esos ambientes. Las lluvias aisladas, por otra parte, inducen la formación de raíces secundarias que aumentan la superficie de contacto con el suelo lo cual facilita la absorción de agua y nutrientes. Cuando se inicia la sequía, las raíces comienzan a contraerse de manera radial contribuyendo a disminuir la pérdida de agua. Los tallos son suculentos y articulados, botánicamente llamados cladodios y vulgarmente pencas. En ellos se realiza la fotosíntesis, ya que los tallos modificados reemplazan a las hojas en esta función; se encuentran protegidos por una cutícula gruesa, que en ocasiones está cubierta de cera o pelos que disminuyen la pérdida de agua. Estos tallos presentan, además, gran capacidad para almacenar agua, ya que poseen abundante parénquima; en este tejido se almacenan considerables cantidades de agua lo que permite a las plantas soportar largos periodos de sequía. Cabe destacar el

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Utilización agroindustrial del nopal

papel de los mucílagos -hidrocoloides presentes en este tejido- que tienen la capacidad de retener el agua (Nobel et al., 1992). Los cladodios poseen además espinas. Presentan pocos estomas por unidad de superficie con la particularidad de permanecer cerrados durante el día y abiertos en la noche; esto evita la pérdida de agua por transpiración durante el día y permite durante las horas nocturnas la entrada de anhídrido carbónico (CO2), materia prima indispensable para la fotosíntesis. El tipo particular de fotosíntesis que presentan los nopales corresponde al metabolismo del ácido crasuláceo (plantas CAM). La apertura nocturna de los estomas permite la toma de CO2, lo que conduce a una acidificación gradual del tallo. Los estomas, en condiciones de déficit hídrico extremo, permanecen cerrados durante el día y la noche, evitando la transpiración y la entrada del CO2. En este caso, el agua y el CO2 producidos por la respiración son utilizados para la fotosíntesis, situación que explica la lenta deshidratación y degradación que sufren los cladodios durante un periodo prolongado de sequía extrema. La interrelación entre la anatomía y la fisiología para la conservación del agua de las plantas CAM es crucial para su éxito ecológico e incrementa su potencialidad agrícola en terrenos áridos y semiáridos (Nobel, 1998; Sudzuki et al., 1993). Estas plantas poseen también gran resistencia, sobre todo, a altas temperaturas, aunque algunas especies también resisten hasta -40 ºC (Nobel, 1998). Estas Cactáceas han jugado un papel ecológico decisivo al frenar la degradación de suelos deforestados. Si se considera la porción de superficie terrestre árida o semiárida apta para cultivar estas especies que requieren poco o ningún aporte de agua, puede comprenderse su importancia agronómica. Otro de los cambios ambientales que afectan al planeta es el incremento global del CO2, originado, entre otras cosas, por la creciente deforestación, lo que incide en los principales ecosistemas del mundo. Ante el alto grado de perturbación ambiental, el nopal puede ser una alternativa potencial para captar parte del incremento de CO2 ya que es una de las pocas especies que pueden establecerse con éxito en superficies deterioradas (Pimienta, 1997; Nobel y Bobich, 2002). En Etiopía, los nopales son considerados como «el puente de la vida», ya que tanto los tallos que acumulan gran cantidad de agua, como los frutos, sirven de alimento para que el ganado subsista en épocas de sequía y los pastores cuenten con alimento, contribuyendo así de manera importante, a la supervivencia de ambos (SAERT, 1994). Si en estos países se difundiera el consumo de los nopales con las variadas formas que se acostumbran por ejemplo en México, sería posible disminuir la desnutrición y mejorar la calidad de vida de sus habitantes. Todas estas características con que la naturaleza ha dotado a esta especie, hacen de ella una promisoria planta de alto provecho para la humanidad. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE OPUNTIA SPP. La taxonomía de los nopales es muy compleja por varias razones ya citadas. Sólo un intenso trabajo de campo puede permitir reconocer e identificar las especies, sus variedades y adaptaciones reflejadas en su fenotipo (Scheinvar, 1999). Se conocen casi 300 especies del género Opuntia. Sin embargo, hay solo 10 o 12 especies hasta ahora utilizadas por el hombre, ya sea para producción de fruta y nopalitos para alimentación humana, forraje o cochinilla para obtención de colorante. Entre ellas se encuentran, como especies cultivadas para producción de fruta: Opuntia ficus-indica, O. amyclaea, O. xoconostle, O. megacantha y O. streptacantha. Como especies silvestres: Opuntia hyptiacantha, O. leucotricha y O. robusta. De las especies citadas, la más ampliamente cultivada en distintas partes del mundo es Opuntia ficusindica; es más, en la cuenca del Mediterráneo es la única Opuntia que se cultiva (Uzun, 1996) y se emplea con diferentes propósitos. Las características de estas especies son variables, diferenciándose en la forma de los cladodios, en la presencia o ausencia de espinas, en el tamaño y color de los frutos

Capítulo 1 – Los nopales como recurso natural

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y en otras características botánicas. Por ejemplo, los frutos de Opuntia ficus-indica son dulces, jugosos, de color amarillo, anaranjado, rojo o púrpura, con mucha pulpa y cáscara de grosor variable, pero generalmente delgada. Los frutos de O. xoconostle o tuna cardona son más pequeños, de sabor ácido, exteriormente de color verde-púrpura y rosados en el interior. O. streptacantha produce frutos de color púrpura, jugosos y dulces (Scheinvar, 1999), no muy resistentes para su manejo, de fácil descomposición y que maduran muy rápidamente lo que impide una comercialización en gran escala. Por ello es la especie preferida para producir bebidas fermentadas (López et al., 1997). Los brotes tiernos (nopalitos) de Opuntia ficus-indica y de otras especies se utilizan, principalmente en México, para la producción de nopal verdura. Para la cría de la cochinilla se destinan tanto O. ficus-indica como O. cochenillifera (= Nopalea cochenillifera). En Brasil, Chile y México, entre otros, se utiliza primordialmente Opuntia ficus-indica para la obtención de forraje. DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA Y CONSUMO EN DISTINTOS PAÍSES Los nopales se encuentran distribuidos en numerosos países de todos los continentes y se conocen desde tiempos muy antiguos una diversidad de usos y propiedades. En razón de la escasez de otros alimentos, muchos pueblos desarrollaron métodos para conservar las frutas; por ejemplo, con los nopales hacían miel que podían guardar indefinidamente sin descomponerse y también elaboraban melcochas (pasta obtenida al hervir por largo tiempo el jugo de las tunas), queso de tuna (melcocha más procesada) y tunas pasas (deshidratadas al sol). En los meses de agosto y septiembre del hemisferio boreal para celebrar la cosecha se preparaba un vino con pulpa de tunas y pitahayas (Cactáceas) fermentada al sol en ollas de barro, bebida conocida como colonche (Corrales y Flores, 2003). Muchos de estos modos de consumo persisten hasta hoy; no obstante, el consumo de la fruta fresca y de los nopalitos, es el más extendido y popular. Son numerosos los países en el mundo en los que ocurren estas plantas, ya sean cultivadas o silvestres. Barbera (1999) señala que la mayor superficie se encuentra en México con cerca de 50 000 hectáreas para producción de fruta; según datos de Flores (1999) [citado por Flores-Valdez, (2003)], habría actualmente alrededor de 72 000 hectáreas para producción de fruta y 10 500 hectáreas para producción de nopalitos, sin considerar las nopaleras silvestres que ocuparían varios millones de hectáreas. Según Barbera (1999), Perú contaría con aproximadamente 35 000 hectáreas silvestres dedicadas en su mayoría a la cochinilla. En Brasil existirían cerca de 40 000 hectáreas destinadas a forraje. Italia contaría con 2 500 hectáreas para producción de fruta y Chile, cerca de 1 100 hectáreas. Asímismo se encuentran superficies menores en Argentina, Bolivia, España, (Islas Canarias), Estados Unidos de América, Israel, Jordania, Sudáfrica y Venezuela. También es importante en el norte de África (Argelia, Egipto, Libia, Marruecos y Túnez, entre otros); solamente en Túnez habría entre 400 000 y 500 000 hectáreas (Selmi et al., 2002). Dada la alta dispersión de estas especies, las estadísticas oficiales son escasas y no está disponible la información sobre la superficie plantada de nopales y sus destinos: tuna, nopalito, forraje o producción de cochinilla. Otros sectores productivos también se están beneficiando con las propiedades de la tuna y los nopales, ya que son materia prima para la industria de cosméticos, de bebidas alcohólicas y de suplementos alimenticios, esta última especialmente ligada a la industria farmacéutica. Los nopales se utilizan además como cerco vivo en huertos y predios y contribuyen por otra parte al control de la desertificación. DESCRIPCIÓN GENERAL Textos anteriores publicados por FAO (Barbera et al., 1999; Mondragón-Jacobo y PérezGonzález, 2001), en el marco de la Red FAO de Cooperación Técnica Internacional en

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Nopal (CACTUSNET), abordan distintos aspectos de estas especies. El primer texto citado cubre temáticas relacionadas principalmente con aspectos agronómicos de los nopales, incluyendo antecedentes sobre los posibles usos de la fruta (Sáenz, 1999); de los nopalitos (Flores-Valdez, 1999) y de la producción de cochinilla (Flores-Flores y Tekelenburg, 1999), entre otros usos. En el trabajo de Mondragón-Jacobo y PérezGonzález (2001), se hace referencia a la utilización como forraje, describiendo la experiencia que existe en distintos países, tales como, Brasil, Chile, Estados Unidos de América, Etiopía, México y Sudáfrica, entre otros, resaltando su valor nutritivo y sus efectos sobre distintos tipos de ganado. En esta publicación se pretenden profundizar las oportunidades de industrialización de los nopales, tanto para consumo humano como para otros fines. Se dan a conocer en detalle, propiedades, características, modos de uso y de consumo, así como tecnologías de transformación para la obtención de diversos productos a partir de la fruta (p. ej., jugos, productos deshidratados, obtención de colorantes) y de los cladodios (salmuerados, encurtidos y harinas), entre otras alternativas.

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Capítulo 2

Características y composición química de los nopales

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA Los nopales han sido descritos por numerosos autores (Bravo, 1978; Pimienta, 1990; Sudzuki et al., 1993; Sudzuki, 1999; Scheinvar, 1999; Barbera et al., 1999; Nobel y Bobich, 2002); por lo tanto, aquí se hace solo una breve descripción debido al interés que presentan las diferentes partes de la planta para su industrialización. Los nopales son plantas arbustivas, rastreras o erectas que pueden alcanzar 3,5 a 5 m de altura. El sistema radical es muy extenso, densamente ramificado, rico en raíces finas absorbentes y superficiales en zonas áridas de escasa pluviometría. La longitud de las raíces está en relación con las condiciones hídricas y con el manejo cultural, especialmente el riego y la fertilización (Sudzuki et al., 1993; Sudzuki, 1999; Villegas y de Gante, 1997). Los tallos suculentos y articulados o cladodios, comúnmente llamados pencas, presentan forma de raqueta ovoide o alongada alcanzando hasta 60-70 cm de longitud, dependiendo del agua y de los nutrientes disponibles (Sudzuki et al., 1993). Cuando miden 10-12 cm son tiernos y se pueden consumir como verdura. En la Lámina 2 se presentan diversos tipos de nopales. El aumento del área del cladodio dura alrededor de 90 días. Sobre ambas caras del cladodio se presentan las yemas, llamadas aréolas, que tienen la capacidad de desarrollar nuevos cladodios, flores y raíces aéreas según las condiciones ambientales (Sudzuki et al., 1993). Las aréolas presentan en su cavidad espinas, que generalmente son de dos tipos: algunas pequeñas, agrupadas en gran número (gloquidios) -en México comúnmente se llaman aguates- y las grandes que son, según algunos botánicos, hojas modificadas (Granados y Castañeda, 1996). Cuando el hombre entra en contacto con la planta las espinas se pueden desprender y penetrar en la piel, constituyendo un serio inconveniente tanto para la cosecha de los frutos como para el procesamiento y consumo de los mismos. Los tallos se lignifican con el tiempo y pueden llegar a transformarse en verdaderos tallos leñosos, agrietados, de color ocre blancuzco a grisáceo. Las flores son sésiles, hermafroditas y solitarias, se desarrollan normalmente en el borde superior de las pencas. Su color es variable: hay rojas, amarillas, blancas, entre otros colores (Lámina 1). En la mayor parte del mundo la planta florece una vez al año; sin embargo, en Chile bajo ciertas condiciones ambientales y con suministro de agua en verano, se presenta una segunda floración en marzo, que da origen a la llamada fruta «inverniza» (Sudzuki et al., 1993).

Carmen Sáenz Departamento de Agroindustria y Enología Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile Chile

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Utilización agroindustrial del nopal

Lámina 1

Diversos tipos de plantas de nopales Chile, 2000.

C. SÁENZ

El fruto es una falsa baya con ovario ínfero simple y carnoso. La forma y tamaño de los frutos es variable. Chessa y Nieddu (1997) y Ochoa (2003) describen en detalle los tipos de frutos; los hay ovoides, redondos, elípticos y oblongos, con los extremos aplanados, cóncavos o convexos. Los colores son diversos: hay frutos rojos, anaranjados, púrpuras, amarillos y verdes, con pulpas también de los mismos colores. La epidermis de los frutos es similar a la del cladodio, incluso con aréolas y abundantes gloquidios y espinas, que a diferencia del cladodio, persisten aún después de la sobre madurez del fruto. La cáscara de los frutos difiere mucho en grosor, siendo también variable la cantidad de pulpa. Esta última presenta numerosas semillas, que se consumen junto con la pulpa. Hay frutos que presentan semillas abortadas, lo que aumenta la proporción de pulpa comestible. Debido a que existen preferencias en algunos mercados por frutos con pocas semillas o sin semillas, el mejoramiento genético está orientado hacia la búsqueda y multiplicación de variedades que presenten esta característica (MondragónJacobo, 2004). CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS ESPECIES Las distintas especies de nopales tienen características comunes y diversas a la vez. Su capacidad para resistir altas temperaturas y períodos prolongados de sequía las hace especialmente atractivas para las zonas áridas y semiáridas. Algunas especies son ampliamente utilizadas para producción de fruta, por la calidad de la misma; es el caso de Opuntia ficus-indica, O. hyptiacantha, O. megacantha y O. streptacantha. Algunas de estas producen frutas de diversos colores, lo que constituye un atractivo adicional para los consumidores. Otras especies son más aptas para la producción de nopalitos, como O. robusta y O. leucotricha, además de O. ficusindica. Un gran número de especies se puede utilizar para producir forraje, entre ellas, O. robusta y O. leucotricha, además de O. ficus-indica y otras para producción de cochinilla. La fruta que producen, por ser quizá uno de los aspectos de mayor interés, es de tamaño diverso, en general de acidez muy baja y con un apreciable contenido de azúcares. Las características de la fruta de Opuntia xoconostle son diferentes y muy atractivas.

Capítulo 2 – Características y composición química de los nopales

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COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS DIFERENTES PARTES DE LA PLANTA EN DIVERSOS ESTADOS FISIOLÓGICOS Desde el punto de vista de la industrialización es primordial tener un conocimiento cabal de la composición química de las diferentes partes de la planta. Este conocimiento es indispensable para tener éxito tanto en la elección de las tecnologías de procesamiento más adecuadas que se pueden aplicar como en las condiciones de aplicación de las mismas, a fin de obtener productos inocuos, nutritivos y de alta calidad. Por lo tanto, las partes de la planta cuyas características interesa conocer mejor por sus amplias posibilidades de utilización son los frutos y los cladodios. Las flores se consideran también, al igual que los cladodios o nopalitos, una verdura y se pueden consumir como tales (Villegas y de Gante, 1997). La evolución de la composición de algunos parámetros hasta la madurez (pH, sólidos solubles, fibra) deberá ser tenida en cuenta dependiendo del proceso a que se someterá la fruta o los cladodios, y más directamente al producto a que se quiera destinar. Frutos La composición de los frutos varía con la madurez. Es necesario tener en cuenta que son frutos «no climatéricos» (no maduran una vez cosechados), por lo que es importante cosecharlos en el punto de madurez óptima de consumo, donde está mejor expresado su potencial. Esta madurez óptima de consumo está reflejada en los valores de algunos parámetros específicos. Inglese (1999) y Cantwell (1999), señalan que se han propuesto diferentes parámetros para definir la mejor época de cosecha de la fruta: tamaño y llenado del fruto; cambios en el color de la cáscara; firmeza del fruto; profundidad de la cavidad floral o receptáculo; contenido de sólidos solubles totales (SST) y caída de los gloquidios. Debido a que no se ha definido un índice de cosecha único, varios autores recomiendan que este se determine para cada tipo de fruto en cada área de cultivo. Los sólidos solubles totales aumentan rápidamente cuando la pulpa comienza a crecer (40-50 días después del cuajado de la flor); cuando se inicia el cambio de color de la cáscara, el contenido de esos sólidos es de 85 a 90 por ciento del que alcanza un fruto maduro. Cuando el color de la cáscara ha llegado a la mitad de lo que alcanzaría en la madurez completa, el contenido de sólidos solubles totales llega a valores de 12-15 por ciento, dependiendo del cultivar; es en esta etapa cuando se alcanza la mejor calidad de fruta para consumo en fresco o para almacenamiento. Los sólidos solubles totales aumentan ligeramente en frutos completamente maduros, pero en esta etapa ya no son adecuados para almacenamiento y están muy blandos para el manejo. En el Cuadro 1, Montiel-Rodríguez (1986) [citado por Cantwell, (1999)], indica los cambios más notorios sufridos por Opuntia amyclaea durante su madurez. Los contenidos de azúcar (SST) y vitamina C aumentan considerablemente durante el proceso de maduración, mientras que la firmeza y la acidez se reducen. Los cambios descritos para Opuntia amyclaea, son similares a los observados para frutos de otras especies de Opuntia (Barbera et al., 1992; Kuti, 1992). Sin embargo, no todos los nopales presentan el mismo comportamiento durante la maduración. Silos-Espino et al. (2003) estudiaron estos cambios en tres especies

CUADRO 1

Cambios físicos y de la composición de los frutos de Opuntia amyclaea durante su maduración

Estado de maduración Inmaduro Verde sazón Intermedio Maduro Sobremaduro Peso (g) 86 102 105 112 108 Diámetro mín-máx (cm) 42-44 47-49 49-53 50-54 49-53 Profundidad receptáculo floral (mm) 7,2 3,5 1,9 1,4 1,0 Pulpa (%) 44 57 63 65 75 Firmeza (kg/cm2) 4,6 3,7 2,7 2,4 2,2 SST (%) 7,5 8,8 10,1 11,5 12,5 Acidez (%) 0,08 0,04 0,03 0,02 0,02 pH Vitamina C (mg/100 g) 12 18 18 26 28

5,2 6,1 6,2 6,3 6,4

Fuente: Montiel-Rodríguez, 1986 citado por Cantwell (1999).

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Utilización agroindustrial del nopal

comúnmente consumidas en México: Opuntia ficus-indica, O. sp. y O. streptacantha, de madurez temprana, media y tardía, respectivamente. El momento de la cosecha (madurez de consumo) es determinado en el campo por los mismos agricultores en base al color y las características de la textura de la fruta. El pH evoluciona al progresar la madurez; en esto se distingue Opuntia streptacantha de O. ficus-indica y de O. sp.. La primera presenta bajos valores de pH (cercanos a 3,0), cuando la madurez es incipiente, aumentado durante su desarrollo hasta valores cercanos a 6,0. En cambio O. ficus-indica y O. sp. no manifiestan cambios en el pH al avanzar la madurez, permaneciendo prácticamente constantes en valores cercanos a 6,0. Los sólidos solubles totales aumentan en las tres especies al progresar la madurez, alcanzando valores similares a los encontrados por otros autores, siendo cercanos a los 14º Brix. Un parámetro interesante y sobre el cual hay pocos datos publicados es la firmeza de los frutos, que en este caso fluctúa entre 1,8 y 3,3 N. Opuntia streptacantha presenta la fruta más firme, por tanto con mejores perspectivas de poscosecha que O. ficus-indica y O. sp., (Silos-Espino et al., 2003). La disminución de la firmeza de los frutos al avanzar la madurez también la observaron Nieddu et al. (1997) en frutos cultivados del cv. Gialla, en Cerdeña (Italia). Respecto a la composición química de las partes comestibles de los frutos, tradicionalmente los datos han ido formando parte de las tablas de composición química de alimentos que recogen valores a veces puntuales de una zona o país; sin embargo, las especies vegetales varían su composición de acuerdo a muchos factores, entre ellos la zona de cultivo.En lo que respecta a los frutos, la composición química se ve influida por la madurez, por lo que es interesante conocer las características propias de especies adaptadas a zonas ecológicas específicas antes de abordar las posibles alternativas de industrialización. La parte comestible de la tuna está constituida por la pulpa y las semillas, teniendo en cuenta que el rendimiento en pulpa es un factor importante para la industrialización; estudios realizados por varios autores indican que el porcentaje de cáscara es variable de acuerdo a las zonas de cultivo. Es así como Sepúlveda y Sáenz (1990) en Opuntia ficus-indica cultivada en Chile, encontraron que el porcentaje de cáscara era de 50,5 por ciento y 49,6 por ciento de parte comestible (pulpa y semilla), de la cual 78,9 por ciento correspondió a pulpa y 20,1 por ciento a semillas. Por su parte en fruta de esta misma especie cultivada en Arabia Saudita, Sawaya et al. (1983) determinaron en la parte comestible 88 por ciento de pulpa y 12 por ciento de semilla. En Argentina, se encontró un porcentaje de pulpa de 54,7 por ciento y de cáscara y semilla de 42,3 por ciento (Rodríguez et al., 1996). Varios autores han realizado estudios acerca de la composición química de la tuna (Sawaya et al., 1983; Sepúlveda y Sáenz, 1990; Ewaidah y Hassan, 1992; Cacioppo, 1992; Sáenz et al., 1995a; Muñoz de Chávez et al., 1995; Rodríguez et al., 1996; Parish y Felker, 1997; Sáenz y Sepúlveda, 2001a). En el Cuadro 2 se presenta la composición

CUADRO 2

Composición química de la pulpa de tuna (porcentaje)

Parámetros

Humedad Proteína Grasa Fibra Ceniza Azúcar total Vitamina C (mg/100 g) -caroteno (mg/100 g)

(1)

85,1 0,8 0,7 0,1 0,4 --25,0 ---

(2)

91,0 0,6 0,1 0,2 --8,1 22,0 ---

(3)

85-90 1,4-1,6 0,5 2,4 --10-17 4,6-41 Trazas

(4)

85,6 0,21 0,12 0,02 0,44 12,8 22,00 Trazas

(5)

83,8 0,82 0,09 0,23 0,44 14,06 20,33 0,53

(6)

84,2 0,99 0,24 3,16 0,51 10,27 22,56 ---

Fuentes: (1) Askar y El-Samahy (1981); (2) Muñoz de Chávez et al. (1995); (3) Pimienta (1990); (4) Sawaya et al. (1983); (5) Sepúlveda y Sáenz (1990); (6) Rodríguez et al. (1996).

Capítulo 2 – Características y composición química de los nopales

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química de la parte comestible de los frutos CUADRO 3 provenientes de plantas cultivadas en varias Composición mineral de la pulpa de tuna (mg/100 g) (1) (2) (3) (4) (5) regiones del mundo como Arabia Saudita, Mineral Ca 24,4 49,0 27,6 12,8 Argentina, Chile, Egipto y México. Mg 98,4 85,0 27,7 16,1 El agua es el componente principal de la Fe 2,6 1,5 0,4 fruta y por ello uno de sus mayores atractivos Na 1,1 5,0 0,8 0,6 1,64 para las zonas áridas y semiáridas; el agua se K 90,0 220 161 217,0 78,72 15,4 32,8 28,2 encuentra protegida por la gruesa cáscara, P rica en mucílagos que la retienen fuertemente Fuentes: (1) Askar y El-Samahy (1981). (2) Muñoz de Chávez et al. (1995). Sawaya et al. (1985). (4) Sepúlveda y Sáenz (1990). y contribuyen a la baja deshidratación de la (5) Rodríguez et al. (1996). fruta. Fosfato PO mg/100 g. En el Cuadro 3 se presenta la composición mineral de la parte comestible de las tunas CUADRO 4 cultivadas en diferentes países. Las variaciones Composición química de pulpas de tuna (porcentaje de la parte comestible) observadas pueden atribuirse a la distinta Parámetros Tuna Tuna Tuna procedencia de las plantas o a factores verde púrpura anaranjada agronómicos del cultivo como la fertilización o Humedad 83,8 85,98 85,1 0,82 0,38 0,82 el riego, al clima o a diferencias genéticas de las Proteína Grasa 0,09 0,02 variedades (Muñoz de Chávez et al., 1995). Fibra 0,23 0,05 También se han observado pequeñas Cenizas 0,44 0,32 0,26 variaciones en la composición química de los Azúcares totales 14,06 13,25 14,8 frutos de nopales de distintos colores. En Vitamina C (mg/100 g) 20,33 20,0 24,1 estudios efectuados por Sáenz y Sepúlveda -caroteno (mg/100 g) 0,53 2,28 (2001a), Sáenz et al. (1995a) y Sepúlveda y Betanina (mg/100 g) 100 Fuentes: Sáenz y Sepúlveda (2001a); Sáenz et al., (1995a); Sáenz (1990), se llegó a los resultados que Sepúlveda y Sáenz, (1990). se presentan en los Cuadros 4 y 5; para los macroelementos y los componentes minerales de tunas de colores (Opuntia spp.), se consideró fruta de color verde, púrpura y anaranjada, con pulpa de