UNIVERSIDAD DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS ACTIVIDAD ACADÉMICA: CIENCIA DE LOS ALIMENTOS II PRÁCTICA MADURACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS - ETILENO OBJETIVOS
Conocer e identificar el efecto del etileno en la maduración de las frutas. Diferenciar entre una fruta climatérica y otra no climatérica y determinar su relación con el etileno. Identificar el modo de acción del etileno. Reconocer la diferencia entre la maduración natural (al ambiente) y la maduración inducida con etileno.
FUNDAMENTO TEÓRICO HORTALIZAS Son las plantas comestibles que se cultivan en huertas, esto es, son plantas herbáceas hortícolas, de las que se utilizan las partes comestibles y que corresponden a diferentes partes del vegetal. Cuando se consumen las hojas verdes se habla de verduras, aunque a nivel general este término se utiliza indistintamente ampliando ampliando el nombre de verduras a todas las hortalizas.
FRUTAS La composición química de las frutas depende sobre todo del tipo de fruta y de su grado de maduración. Agua: Más del 80 % y hasta el 90 % de la composición de la fruta es agua. es agua. Debido Debido a este alto porcentaje de agua y a los aromas de su composición, la fruta es muy refrescante.
Glúcidos: Entre el 5 % y el 18 % de la fruta está formado por carbohidratos. por carbohidratos. El El contenido puede variar desde un 20 % en el plátano hasta un 5 % en el melón, el melón, sandía sandía y fresas. Las demás frutas tienen un valor medio de un 10 %. El contenido en glúcidos puede variar según la especie y también según la época de recolección. Los carbohidratos son generalmente azúcares generalmente azúcares simples como fructosa, como fructosa, sacarosa sacarosa y glucosa, azúcares glucosa, azúcares de fácil digestión y rápida absorción. En la fruta poco madura nos encontramos, almidón, sobre todo en el plátano que con la maduración se convierte en azúcares simples. Fibra: Aproximadamente el 2 % de la fruta es fibra dietética. dietética. Los componentes de la fibra vegetal que nos podemos encontrar en las frutas son principalmente pectinas principalmente pectinas y hemicelulosa. La hemicelulosa. La piel de la fruta es la que posee mayor concentración de fibra, pero también es donde nos podemos encontrar con algunos contaminantes como restos de insecticidas, que son difíciles de eliminar si no es con el pelado de la fruta. La fibra soluble o gelificante como las pectinas forman con el agua mezclas viscosas. El grado de viscosidad depende de la fruta de la que proceda y del grado de maduración. Las pectinas desempeñan por lo tanto un papel muy importante en la consistencia de la fruta.
1
Vitaminas: Como los carotenos, los carotenos, vitamina vitamina C, vitaminas C, vitaminas del grupo B. Según el contenido en en vitaminas podemos hacer dos grandes grupos de frutas: Ricas en vitamina C: contienen 50 mg/100. Entre estas frutas se encuentran los cítricos, también el melón, las fresas y el kiwi. Ricas en vitamina A: Son ricas en carotenos, como los albaricoques, melocotón y ciruelas. y ciruelas.
Sales minerales: Al igual que las verduras, las verduras, las frutas son ricas en potasio, en potasio, magnesio, hierro magnesio, hierro y calcio. Las calcio. Las sales minerales son siempre importantes pero sobre todo durante el crecimiento para la osificación. El mineral más importante es el potasio. Las que son más ricas en potasio son las frutas de hueso como el albaricoque, cereza, albaricoque, cereza, ciruela, melocotón, ciruela, melocotón, etc. etc. Valor calórico: El valor calórico vendrá determinado por su concentración en azúcares, oscilando entre 30-80 Kcal/100g. Como excepción tenemos frutas grasas como el aguacate el aguacate que posee un 16% de lípidos de lípidos y el coco el coco que llega a tener hasta un 60%. El aguacate contiene ácido contiene ácido oleico que es un ácido un ácido graso monoinsaturado, monoinsaturado, pero el coco es rico en grasas en grasas saturadas como el ácido el ácido palmítico. Al palmítico. Al tener un alto valor lipídico tienen un alto valor energético de hasta 200 Kilocalorías/100gramos. Kilocalorías/100gramos. Pero la mayoría de las frutas son hipocalóricas con respecto a su peso. Proteínas y grasas: Los compuestos nitrogenados como las proteínas y los lípidos son escasos en la parte comestible de las frutas, aunque son importantes en las semillas de algunas de ellas. Así el contenido de grasa puede oscilar entre 0,1 y 0,5%, mientras que las proteínas pueden estar entre 0,1 y 1,5%. Aromas y pigmentos: La fruta contiene ácidos y otras sustancias aromáticas que junto al gran contenido de agua de la fruta hace que ésta sea refrescante. El sabor de cada fruta vendrá determinado por su contenido en ácidos, azúcares y otras sustancias aromáticas. El ácido málico predomina en la la manzana, el ácido el ácido cítrico en naranjas, en naranjas, limones y mandarinas y el ácido el ácido tartárico en la la uva. Por uva. Por lo tanto los colorantes, los aromas y los componentes fenólicos astringentes aunque se encuentran en muy bajas concentraciones, influyen de manera crucial en la aceptación organoléptica de las frutas Proceso de maduración y evolución Las transformaciones que se producen en las frutas debido a la maduración son: Degradación de la clorofila la clorofila y aparición de pigmentos amarillos llamados carotenos y rojos, denominados antocianos. Degradación de la pectina que forma la estructura. Transformación del almidón en azúcares y disminución de la acidez, así como pérdida de la astringencia. Estas transformaciones pueden seguir evolucionando hasta el deterioro de la fruta. El etileno es un compuesto químico que produce la fruta antes de madurar y es fundamental para que la fruta madure. En las frutas maduras su presencia determina el momento de la maduración, por lo que el control de su producción será clave para su conservación. En las no climatéricas la presencia de etileno provoca una intensificación de la maduración.
Clasificación de frutas según su patrón de respiración durante la maduración Climatéricos Plátano Tomate Manzana Guayaba Melón Mango Durazno Kiwi Papaya Ciruela 2
No climatéricos Pepino Berenjena Sandía
Uva Limón Naranja Cereza
El etileno Es un gas producido naturalmente por las frutas durante la maduración. En general, estimula los cambios en el color de la piel (Ej.: tomate, pimiento) o cáscara (Ej. cítricos, banano), produce ablandamiento ablandamiento (Ej. tomate, banano) y en algunos casos, mejoras en el sabor (Ej. banano). Cuando se conocieron los efectos que el etileno tiene sobre la maduración, se comenzó a utilizarlo en tratamientos artificiales para anticipar la recolección de frutas. Se cosecha con un mínimo grado de madurez y mediante la aplicación de este gas, se trata de provocar los mismos cambios que se producirían naturalmente si permanecieran los frutos aún en la planta. Algunas características importantes del etileno: Es un gas incoloro, inodoro, detectable a bajas concentraciones (ppm). Regulador vegetal (C2H4) sintetizado por todos los vegetales y algunos microorganismos. Especial relevancia en los procesos de maduración y senescencia. Rol esencial en la maduración de las frutas. Estimulación de la expresión de los genes relacionados a la maduración. Fisiológicamente activo a bajas concentraciones (< 0.01 ppm).
Atributos biológicos del etileno Requiere de O 2 para sintetizarse y de O2 y CO2 bajo para ser activo. La reducción de la temperatura disminuye su actividad. Efectivo a muy baja concentración ppm ( μL/L) e inclusive ppb (nL/L). Síntesis promovida en tejidos reproductivos climatéricos. Síntesis inhibida en tejidos vegetativos y climatéricos inmaduros, así como en tejidos no climatéricos reproductivos. Rápida difusión en tejidos vegetales (gas).
Procesos dependientes del etileno Degradación de la clorofila. Ablandamiento y sus enzimas. Producción de etileno. Producción de aromas/volátiles.
Los frutos cítricos liberan bajos niveles de etileno durante su desarrollo en la planta pero responden en general al tratamiento con este gas en la poscosecha, aunque sólo tiene efecto sobre el cambio de color de la cáscara (desverdizado). El desverdizado es una práctica imprescindible y muy utilizada en situaciones en que naturalmente no se alcanza el color deseado en la planta, generalmente por falta de bajas temperaturas. Para obtener un producto comercialmente aceptable, la fruta cítrica debe cosecharse con un mínimo grado de madurez, debiéndose tomar en cuenta el porcentaje de jugo y el valor de ratio o relación sólidos solubles / acidez 3
del jugo. Es decir, alcanzado los valores mínimos de los índices de cosecha, se puede iniciar la recolección y forzarse el cambio de color del verde al amarillo (limones), o anaranjado (naranjas y mandarinas) para enviar el producto ya acondicionado al mercado local o de exportación. El uso de etileno también puede ser beneficioso para provocar el cambio de color del verde al rojo en pimientos, aunque es importante recalcar que también deben tener un grado de madurez adecuado para que haya respuesta. Los pimientos completamente verdes no están preparados para responder a la presencia de etileno, pero sí aquellos que han iniciado el cambio de color (pueden presentar pequeñas vetas de color amarronado o amarilloanaranjado en la piel).
Tratamiento con etileno para la maduración Para realizar los tratamientos artificiales con etileno se requiere contar con una cámara o habitación que pueda mantenerse cerrada lo más herméticamente posible y en la cual pueda hacerse un control de la temperatura y humedad. En general, se necesita mantener una temperatura de 15 °C -25 °C y 90 % - 95 % de humedad relativa. El etileno puede ser aplicado utilizando generadores (en los que se libera el gas por calentamiento calentamiento de un líquido) l íquido) o como gas puro o en mezcla con oxígeno, a partir de cilindros. El tiempo de tratamiento puede ser de 24, 48 o 72 horas, dependiendo del tipo de fruta y de su grado de madurez de cosecha. También se debe contar con una adecuada circulación dentro de la cámara y realizar recambios de aire con una frecuencia regular para evitar la acumulación de dióxido de carbono y una distribución homogénea homogénea en el espacio.
EJEMPLO DE APLICACIÓN La Fundación Hondureña de Investigaciones Agrícolas (FHIA) realizó una investigación en el área de mejoramiento genético del banano. Se tomaron frutos de banano de diferentes estadios de maduración, desde estadíos de desarrollos previos a la cosecha y hasta madurez del consumo. A estos frutos se les determinó la tasa de respiración y producción de etileno (cromatografía de gases); así como los cambios en las concentraciones de azúcares (refractometría) y almidones (colorimetría) a lo largo del proceso de maduración. El siguiente cuadro ilustra los principales resultados obtenidos: Grado de Madurez -1 0 1 2 3 4 5 6
Tasa de respiración (CO2 Kg/h) 12 12 25 80 240 260 150 75
Producción de etileno (µl Kg/h) 1 1 10 30 120 80 40 39
MATERIALES Plátano Bolsas plásticas
4
Brix (%)
Almidón (% Base fresca)
1,75 2,5 2,35 3,50 12,16 15,34 19,22 21,68
16,10 15,25 15,16 13,12 9,32 6,21 3,47 2,54
Carburo de calcio
PROCEDIMIENTO Maduración de las frutas inducida por el etileno 1. Realice una evaluación de la muestra de plátano en la cual incluya i ncluya análisis físicos y químicos que le permitan establecer su estado de madurez. 2. Tomar las muestras de plátano y ponerlas en los diferentes tratamientos: t ratamientos: a. Carburo de calcio. b. Temperatura ambiente cubierto con bolsa plástica. c. Temperatura ambiente. d. Refrigeración en bolsa plástica. 3. Realizar un seguimiento a las muestras (según distribución en el laboratorio) desde el día de inicio del proceso de maduración y finalizando al cumplirse 6 días de seguimiento. Tiempo durante el cual se determinarán: °Brix y almidón (cualitativamente), y se realizará una evaluación cualitativa de las muestras. CUESTIONARIO CUESTIONARIO PRELABORATORIO PRELABORATORIO 1. Defina: a. Índice de madurez. b. Atmósfera modificada. c. Fitohormonas. d. Climaterio. e. Carta de maduración. 2. Realice un mapa que represente las clases existentes de frutas y hortalizas y los productos derivados de éstos. CUESTIONARIO CUESTIONARIO LABORATORIO LABORATORIO 1. Defina fruta climatérica y no climatérica. 2. Defina los cambios químicos, físicos y organolépticos que se presentan en las frutas y hortalizas durante el proceso de maduración. 3. Analice los cambios que se presentaron en las muestras evaluadas ev aluadas con respecto a la teoría. 4. Investigue los procesos a los que son sometidos el plátano, el banano, el tomate y el aguacate cuando no tienen el estado de madurez o la apariencia requerida para su comercialización. BIBLIOGRAFÍA BADUI DERGAL, Salvador. Química de los alimentos. 3ed. México: Pearson Educación ,1993. BELITZ, Hans-Dieter y GROSCH Werner. Werner. Química de los alimentos. 2 ed. Zaragoza Zaragoza (España): Acribia S.A., 1985. FENNEMA, Owen R. Química de los alimentos. 2 ed. Zaragoza (España): Acribia; S.A., 2000. LARRAGANA. Control e higiene de los alimentos, hortalizas, verduras y frutas. MacGraw Hill, 1999. WILLIS, R., MACGLASSON, B., GRAHAM, D., JOYCE, D. Introducción a la fisiología y manipulación poscosecha de frutas, hortalizas y plantas ornamentales. 2 ed. Zaragoza (España): Acribia S.A. 1998. 5
6
