Analysis on the international competitiveness of Tunisian palm date fruit Deglet Noor cv. and studies on the effects of physical postharvest treatments on Ectomyelois ceratoniae mortality and fruit quality

Abstract

[SPA] En el sur de Túnez, el sector de la palmera datilera (Phoenix dactylifera L.) representa el principal recurso socioeconómico del oasis y tiene un papel importante en la agricultura tunecina y el desarrollo de la economía nacional. El dátil es el tercer producto agrícola más exportado en Túnez, después del aceite de oliva y los productos del mar. La principal variedad exportada es Deglet Noor, que se produce especialmente en Argelia y Túnez, seguidos por Israel con menos producción. En la última década, Túnez fue el primer productor mundial de Deglet Noor con 190.600 tn en 2012, convirtiéndose en un sector estratégico del país. Sin embargo, la globalización de los mercados ha tenido un enorme impacto en el concepto tradicional de los índices de la ventaja comparada, de lo cual se benefició Túnez en el sector de las exportaciones de dátiles, destacando los aspectos fundamentales para optimar su competitividad en el mercado internacional. Por otro lado, el sector de la palmera datilera en Túnez se enfrenta a varios problemas técnicos, entre ellos, la infestación en campo y durante el almacenamiento. La polilla del dátil, Ectomyelois ceratoniae (Zeller), se considera la principal plaga de los dátiles que causa graves pérdidas económicas durante el almacenamiento y la exportación de los dátiles tunecinos Deglet Noor. El bromuro de metilo ha sido, en varios países, el principal fumigante para la desinsectación de estos frutos, aunque su uso se prohibió en 2015 en los países en vía desarrollo. Por ello, los tratamientos físicos postcosecha se presentan como una alternativa relativamente simple a los fumigantes químicos en general, pudiendo desinsectar los productos perecederos como el dátil. La presente Tesis Doctoral se divide en dos partes, en la primera se evalúa la ventaja competitiva del sector de la palmera datilera en Túnez en la Cuenca Mediterránea e Irán. En la segunda parte, una vez determinada la posición competitiva del sector, se estudia el efecto de varios tratamientos físicos postcosecha sobre la desinsectación de los dátiles tunecinos Deglet Noor y los parámetros de calidad del fruto. Del análisis de la ventaja competitiva del sector de la palmera datilera de Túnez en la Cuenca Mediterránea e Irán en los últimos 20 años se obtuvo que Túnez se haya mantenido como principal proveedor de dátiles a la UE. La variedad Deglet Noor, en particular, sitúa a Túnez por delante de los competidores tradicionales como Argelia e Irán, con promedios de índices de competitividad bastante favorables, alcanzando el índice de especialización de Balassa un valor de 6405.99, el índice de dependencia fue de 17.38, la parte constante de mercado obtuvo un valor de 41.04 y el índice de la balanza comercial fue de 99.50. Todos estos índices fueron más estables en Túnez que en Argelia e Irán durante el período estudiado. Sin embargo, Túnez se enfrenta actualmente a nuevos competidores como Israel y los países re-exportadores como Francia. Nuevas estrategias comerciales como el acondicionamiento, tratamientos físicos postcosecha para la desinsectación, embalaje, la apertura de nuevos mercados, nuevos canales de distribución, etc serían medidas positivas para enfrentar las limitaciones actuales del mercado, la aparición de productores emergentes y las políticas restrictivas de la UE. En la segunda parte de la presente Tesis Doctoral se ha abordado el estudio de los efectos de tratamientos térmicos, proporcionados por agua o aire caliente, así como, tratamientos de congelación, sobre la mortalidad del E. ceratoniae y el mantenimiento de la calidad postcosecha del dátil Deglet Noor. En cuanto a los tratamientos de agua caliente, se propusieron tres combinaciones de temperatura/tiempo (50 °C 10 min, 55 °C 5 min y 60 °C 3 min) en dátiles Deglet Noor que fueron posteriormente conservados, en atmósfera de aire, durante 30 d a 2 °C, seguidos de un periodo de comercialización de 4 d a 23 °C. Los resultados mostraron que todos los tratamientos utilizados lograron la mortalidad de la larva E. ceratoniae y una reducción microbiológica del orden de 3 log ufc g-1 para los mesófilos y 4 log ufc g-1 para las levaduras y mohos obteniendo unos recuentos finales de <1 log ufc g-1 y <2 log ufc g-1, respectivamente. Estos tratamientos de agua caliente indujeron cambios en el color de la piel reduciendo la luminosidad de los dátiles de 36 (testigo) a una media de 35 en los dátiles tratados. Igualmente, se observó una reducción en la actividad antioxidante, pasando de un contenido inicial de 73.8 mg AAE 100 g-1 para FRAP y 62.7 mg AAE 100 g-1 para DPPH a un descenso del 10 a 15% en FRAP y del 17 a 22% en DPPH. Con respecto a los compuestos fenólicos totales, el contenido inicial fue de 90.1 mg GAE 100 g-1 reduciéndose entre un 9 a 14% en los dátiles tratados con agua caliente. La calidad sensorial del fruto disminuyó ligeramente con el tratamiento de 60 °C durante 3 min aunque todos los tratamientos mantuvieron los dátiles por encima del límite de comercialización, sin observarse daños térmicos en el fruto. El periodo de almacenamiento de 30 d a 2 °C seguido por un periodo de comercialización de 4 d a 23 °C, afectó a los parámetros anteriormente mencionados, además se incrementaron los monosacáridos tras la comercialización pasando de 119 g kg-1 a 132 g kg-1 en glucosa y de 96 g kg-1 a 120 g kg-1 en fructosa. Tras la comercialización, también se detectó un ligero incremento en el contenido algunos aminoácidos, como alanina, ácido aspártico y prolina, aumentando de 2.2 mg kg-1 a 2.8 mg kg-1 en alanina, 6.9 mg kg-1 a 7.2 mg kg-1en ácido aspártico y de 6.7 mg kg-1 a 9.6 mg kg-1en prolina. Con respecto al estudio de tratamientos de aire caliente, se probaron tres combinaciones de temperatura/tiempo (55 °C 30 min, 60 °C 15 min y 60 °C 20 min) para la desinsectación de los dátiles Deglet Noor, almacenándose en atmósfera de aire, 45 d a 2 °C, seguidos de un período de comercialización de 4 d a 23 °C. Los resultados obtenidos indicaron que todos los tratamientos de aire caliente alcanzaron el 100% de la mortalidad de las larvas de E. ceratoniae en dátiles infestados de forma natural. Estos tratamientos no causaron ningún daño superficial en el tejido del fruto y no afectaron a la calidad del dátil, logrando una reducción de 3 log ufc g-1 en el crecimiento de bacterias mesófilas, obteniendo recuentos finales de <1 log ufc g-1. Los tratamientos de aire caliente utilizados, especialmente la combinación de alta temperatura y mayor tiempo de aplicación, 60 °C durante 20 min, redujo la actividad antioxidante, pasando de un valor inicial de 42.2 mg AAE 100 g-1 determinada por DPPH y 63.7 mg AAE 100 g-1 para FRAP, a una reducción del 25% y del 14%, respectivamente. El tiempo de conservación también tuvo un impacto significativo, reduciendo la tonalidad del color (63 a 60 h°), el contenido total de polifenoles (88.7 a 54.1 mg GAE 100 g-1), la firmeza del fruto (12.7 N a 10.6 N) y la calidad sensorial global del fruto (4 puntos a 3.3). No obstante, todos los dátiles tratados con aire caliente mantuvieron la calidad sensorial por encima del límite de comercialización. Finalmente, se estudió el efecto de la congelación a -18 °C sobre la mortalidad de E. ceratoniae. Se estudiaron tres tratamientos de congelación a -18 °C con diferentes tiempos de aplicación (50, 77 y 125 horas). Los resultados mostraron que sometiendo los dátiles a tan sólo 50 h a -18 °C se lograba el 100% de la mortalidad de E. ceratoniae (larva, pupa y adulto) en dátiles infestados de forma natural. Se seleccionó este tratamiento de congelación y se analizaron los parámetros de calidad del fruto. Se observó que la congelación inducía un ligero incremento en el contenido de monosacáridos, pasando de 139 g kg-1 de glucosa y de 171 g kg-1 de fructosa a 162 g kg-1 y 209 g kg-1, respectivamente. Hubo una reducción en la actividad antioxidante, del 40 a 45% en FRAP y DPPH, siendo la AAE inicial de 109.0 mg 100 g-1 para FRAP y 86.0 mg 100 g-1 para DPPH. Sin embargo, otros parámetros como el color, los aminoácidos, polifenoles totales, recuentos microbiológicos y la calidad sensorial no se vieron afectados por dicho tratamiento, manteniéndose el fruto por encima del límite de comercialización y sin observarse daño por congelación. Mencionar que en esta Tesis también se ha estudiado el uso de atmósferas controladas, evaluando tres combinaciones de O2 y CO2: bajo O2 (2% O2), bajo O2 combinado con alto CO2 (2% O2 y 90% CO2) y moderado O2 combinado con alto CO2 (10% O2 y 90% CO2). Los frutos infectados de forma natural, se mantuvieron 3 días a 23 °C, bajo las combinaciones gaseosas mencionadas, sin lograrse la mortalidad total de la larva de E. ceratoniae. Tras la conservación en atmósfera controlada, la actividad antioxidante determinada por DPPH pasó de 86.4 mg AAE 100 g-1 a 60.0 mg AAE 100 g-1 y en el caso del FRAP, se obtuvo inicialmente 108.8 mg AAE 100 g-1 reduciéndose a 84.7 mg AAE 100 g-1. El contenido en polifenoles totales también disminuyó, pasando de 95.7 mg GAE 100 g-1 a un contenido medio de 84.3 mg GAE 100 g-1. A pesar de que la calidad sensorial del fruto se mantuvo siempre por encima del límite de comercialización, las combinaciones gaseosas estudiadas, no pudieron ser recomendadas para la desinsectación de E. ceratoniae. Las conclusiones de la presente Tesis Doctoral, se pueden sintetizar en la importante posición comercial que Túnez tiene en el sector datilero en comparación con sus principales competidores de la Cuenca Mediterránea. Sin embargo, se necesitan nuevas estrategias para mantener esta posición competitiva en el futuro. Por otra parte, todos los tratamientos físicos postcosecha propuestos en este trabajo, agua caliente, aire caliente y congelación a -18 °C, fueron eficaces para lograr el 100% de mortalidad de larvas de E. ceratoniae y mantener una calidad óptima de la fruta. En particular, el tratamiento de agua caliente a 55 °C durante 10 min, el de aire caliente a 60 °C durante 15 min y la congelación a -18 °C durante 50 horas se recomiendan como alternativas a vi los tratamientos químicos para el control de la polilla de dátil, permitiendo la exportación del dátil Deglet Noor a mercados internacionales y manteniendo su competitividad.

[ENG] In South of Tunisia, the palm dates sector (Phoenix dactylifera L.) is the main socioeconomic resource of oases and has a major role in Tunisian agriculture and the development of the national economy. Tunisian dates occupy the third place in agricultural exports after olive oil and seafood. The major exported cultivar is Deglet Noor, which is mainly produced in by Algeria and Tunisia, with Israel producing a somewhat lesser amount. Tunisia is the world‟s leading producer of Deglet Noor, with 190,600 metric tons in 2012, making it a strategic sector within the country. However, the market globalization has had a large impact on the traditional concept of comparative advantage indexes enjoyed by Tunisia with date exports, highlighting the fundamental aspects needed to increase competitiveness in the international scenario. On the other hand, the palm date sector in Tunisia faces several technical problems including insect infestation caused by Ectomyelois ceratoniae or carob moth, which is one of the main postharvest disease pests of date fruits that causes serious economic losses during storage and export of Tunisian palm date fruit Deglet Noor cv. Methyl bromide is the most widely used fumigant on stored dates in several countries, although by 2015 it had been withdrawn in developing countries. Physical postharvest treatments are currently a relatively simple, non-chemical alternative that can kill quarantine pests in perishable commodities such as palm date fruit. The current PhD Thesis is divided into two parts; the first is focused on the analysis of the competitive advantage of the Tunisian date sector in the Mediterranean basin and Iran. In the second part, once the competitive position of the sector is studied, the Thesis investigates the efficacy of various physical postharvest treatments for sanitizing palm date fruit (Deglet Noor) and their effects on fruit quality parameters. The results of the analysis of the competitive advantage of the Tunisian date industry in the Mediterranean basin and Iran over the last 20 years shows that Tunisia is still the main supplier of dates to the EU. The Deglet Noor cv., in particular, places Tunisia ahead of traditional competitors such as Algeria and Iran, with averages of competitiveness indices such as the Balassa Index of Specialization (BIS) 6405.99; Dependency Index (DI) 17.38, Constant Market Share (CMS) 41.04 and Trade Balance Index (TBI) 99.50. For Tunisia, these indices were more stable than those countries during the studied period. However, it is currently facing new competition from countries such as Israel and re-exporting countries such as France. New business strategies such as conditioning, new non-chemical treatments, packaging, opening new markets, new distribution channels, etc. would be positive measures that could be used to tackle current market limitations, the emergence of new producers and restrictive EU policies. In the second part of the current Thesis, a study of the effects of physical treatment provided by hot water treatments (HWT), hot air treatments (HAT) and freezing treatments on the Ectomyelois ceratoniae mortality and maintenance of fruit quality parameters was performed. Regarding HWT, three combinations of temperature/time were studied (50 °C 10 min, 55 °C 5 min and 60 °C 3 min) in Deglet Noor date fruits. After HWT, date fruits were stored for 30 d at 2 °C followed by a retail period of 4 d at 23 °C. Results showed that all the HWTs led to 100% E. ceratoniae larvae mortality, reduced the microbial growth to about 3 log cfu g-1 for mesophilic bacteria and 4 log cfu g-1 for yeasts and molds, obtaining final microbial counts of <1 log cfu g-1 for mesophilic bacteria and < 2 log cfu g-1 for yeast and molds. HWTs induced a slight change in skin color, reducing the luminosity from 36 (control) to an average of 35. The antioxidant activity was also idecreased from an initial content of around 73.8 mg AAE 100 g-1 for FRAP and 62.7 mg AAE 100 g-1 for DPPH, reducing it about 10 to 15% and 17 to 22%, respectively. The initial content of total phenolic compounds was about 90.1 mg GAE 100 g-1, decreasing 9 to 14% with HWTs. Overall quality was slightly reduced when using 60 °C for 3 min, although all the treatments the fruit remained above the limit of marketability as there was no heat damage. The storage time of 30 d at 2 °C followed by a retail period of 4 d at 23 °C also affected the parameters mentioned above and increased the concentration of monosaccharides from 119 g kg-1 to 132 g kg-1 for glucose and from 96 g kg-1 to 120 g kg-1 for fructose. The concentrations of some amino acids such as alanine, aspartic acid and proline increased during the final retail period, from an initial content of about 2.2 mg kg-1 to 2.8 mg kg-1 for alanine, from 6.9 mg kg-1 to 7.2 mg kg-1 for aspartic acid and from 6.7 mg kg-1 to 9.6 mg kg-1 for proline. Three combinations of HATs (temperature/time) were studied (55 °C for 30 min, 60 °C for 15 min, 60 °C for 20 min) for disinfesting Deglet Noor dates. Fruits were stored for 45 d at 2 °C followed by a retail period of 4 d at 23 °C. The results showed that the use of HATs resulted in 100% E. ceratoniae larvae mortality in naturally-infested date. These HATs did not cause any damage to fruit quality and reduced mesophilic bacterial counts to about 3 log cfu g-1 obtaining at final counts of < 1 log cfu g-1. These HATs, especially the combination of highest temperature and longer time of application (60 °C for 20 min), decreased the antioxidant activity from 42.2 mg AAE 100 g-1 for DPPH and 63.7 mg AAE 100 g-1 for FRAP in control samples to 25% in and 14% in HATs, respectively. Storage time also had a significant impact, reducing color (63 to 60 h°), the total phenolic content of date fruits (88.7 to 54.1 mg GAE 100 g-1), firmness (12.7 N to 10.6 N) and overall quality (score 4 to 3.3). Nevertheless, all date x fruits from HATs and control treatments maintained their marketability quality during the shelf-life period. Lastly, the effect of freezing treatments at -18 °C on the E. ceratoniae mortality and fruit quality parameters of Deglet Noor dates was studied, by the application of three different treatment times (50 , 77, and 125 hours). Results showed that the use of freezing at -18 °C for 50 h resulted in to 100% of E. ceratoniae mortality (larva, pupa and adult) in naturally-infested date. Fruit quality was also examined under this selected sanitizing freezing treatment. Results showed that this freezing treatment induced an increase on monosaccharide concentration from 139 g kg-1 of glucose and 171 g kg-1 of fructose to 162 g kg-1 and 209 g kg-1, respectively. A 40 to 45% reduction in FRAP and DPPH of antioxidant activity was detected, with an initial content of 109.0 mg 100 g-1 for FRAP and 86.0 mg 100 g-1 for DPPH. However, other parameters as color, amino acids, total phenolic, microbial and sensorial quality were not affected by that freezing treatment. All samples remained above the limit of marketability as there was no cold damage. This treatment can be recommended as an alternative to chemical treatment to control carob moth, as it yielded optimum-quality Deglet Noor date fruits. In the current Thesis, the use of controlled atmospheres (CA), with three combinations of O2 and CO2: low O2 (2% O2), low O2 combined with high CO2 (2% O2 and 90% CO2) and moderate O2 combined high CO2 (10% O2 and 90% CO2) was also studied. Naturally infested fruits were kept for 3 days at 23 °C under these CA, without achieving total mortality of the E. ceratoniae larvae. After CA storage, the antioxidant activity estimated by DPPH decreased from 86.4 mg AAE 100 g-1 to 60.0 mg AAE 100 g-1 and as measured by FRAP from 108.8 mg AAE 100 g-1 to 84.7 mg AAE 100 g-1. The total polyphenol content also decreased from 95.7 mg GAE 100 g-1 to an average content of about 84.3 mg GAE 100 g-1. Although the sensory quality of the fruit was maintained above the limit of marketability, the gaseous combinations studied could not be recommended for disinfestation of E. ceratoniae. As the main conclusions of current PhD Thesis we can state that Tunisia has a highly important trade position in the palm date fruit sector as compared to the rest of the Mediterranean basin. Nevertheless, new business strategies are needed to maintain this competitive position in the future. Moreover, all the suggested physical postharvest treatments studied in this Thesis were effective in achieving 100% E. ceratoniae larvae mortality while maintaining a suitable fruit quality parameter. Specifically, HWT of 55 °C 10 min, HAT of 60 °C 15 min and a freezing treatment of 50 hours at -18 °C are recommended as an alternative to chemical treatments to control carob moth, as these yielded optimum-quality of Deglet Noor date fruits that could be exported to the international markets, so that Tunisia maintains its position of competitiveness.