viernes, 24 de mayo de 2013

Tratamientos térmicos. Efecto fisiológico y bioquímico

Tolerancia de chirimoya a temperaturas elevadas 

Es una primera aproximación al efecto fisiológico de los tratamientos térmicos por si fueran necesarios para destruir la mosca del mediterráneo (Ceratitis capitata) en tratamientos de cuarenta para la comercialización en otros continentes 

El tratamiento con aire a 49ºC, durante 60 minutos, es un tratamiento crítico en cuanto a la respuesta fisiológica y del metabolismo de carbohidratos; almidón, sacarosa, glucosa y fructosa, siendo la temperatura umbral que limita la activación o reducción de los mecanismos de acumulación de azúcares solubles durante la maduración de chirimoya. Tempertauras superiores a 52ºC durante 55 minutos producen gelificación del almidón en los tejidos subepidérmicos.

Alcanzando 43ºC en el "corazón" mueren el 100% de las larvas, Ceratitis capitata, sin embargo se produce gelificación del almidón del parénquima subepidérmico.   

Tratamientos en cámara climática con sistema de humidificación con agua atomizada para mantener la humedad relativa a elevadas temperaturas. Los experimentos fueron relaizados en aire a 46, 48, 50, 52 y 54ºC hasta alcanzar en el "corazón" 40, 41, 42, 43 y 44ºC. Estas temperaturas se alcanzan después de 60 minutos (46-48º)  o 55 minutos  (50-52-54º). Humedad relativa del 85% 

 Respiración y producción etileno

Los valores medios de respiración de frutos tratados a 46ºC (heated at 46ºC) presentan valores significativamente (p≤0.05) superiores a los observados en el resto de los tratamientos y en el Control (figura 2A). La respiración alcanza valores de 160,113, 95 y 65 mg CO2·Kg-1·h-1,  en frutos tratados a 46º, 48º, 50º y 52ºC,  respectivamente, mientras que en la muestra no-tratada, control, no superan valores de 46 mg CO2·Kg-1·h-1, después de 1 día a 20ºC.
                Figura 1. Efecto de la temperatura sobre la respiración
                producción de etileno durante la maduración

               (◊ Control, ٱ 46ºC, ∆ 48ºC, O 50ºC, ж 52ºC)


Estos resultados confirman que la respiración en frutos tratados, y en las horas posteriores, en condiciones ambientales, alcanza valores crecientes en relacion inversa con la temperatura del tratamiento: 46º, 48º, 50ºC y 52ºC, al comparar los valores con la muestra Control, después de 1 día a 20ºC. 

Sin embargo, mientras que el tratamiento con aire a 46ºC altera irreversiblemente el perfil respiratorio de fruto climáterico,presentando valores continuamente decrecientes, en el resto de las condiciones  ensayadas se mantiene el perfil de fruto climáterico. Los frutos tratados con aire a 48ºC y 50ºC presentan máximos  climátericos coincidentes con el observado en la muestra control, después de 2 días a 20ºC , mientras que en los frutos tratados por aires a 52ºC se observa el máximo un día después (figura 2A) .

 Estos resultados sugieren que existe un drástico efecto activador de  las rutas metabólicas en los frutos tratados con aires a 46ºC, mientras que a 48ºC se observa una activación metabólica moderada (perfil de fruto climatérico), y a temperaturas superiores, 50º y 52ºC, se observa un efecto de inhibición reversible de las rutas metabólicas una vez que ha cesado el estrés térmico, duting postharvest life.

 La producción de etileno en la muestra Control (figura 2B) presenta valores cuantificables después de 2 días de estancia a 20ºC cuando la respiración alcanza valores máximos. Es evidente que la crisis climatérica de chirimoya no depende de la síntesis de etileno.

En frutos tratados no se observan diferencias significativas (p≤0.05) en la producción de etileno por efecto de la temperatura después de 1 día a 20ºC (figura 1B). Sin embargo, se han observado diferencias significativas (p≤0.05) en la producción de etileno entre los frutos Control y tratados con aire a 46ºC, y los frutos  tratados con aire a 48º,  50º y 52ºC,después de 3 días a 20ºC.

Los tratamientos térmicos no inducen un incremento de la síntesis de etileno y sí un efecto residual, retardando la producción de etileno, hasta los 3 días en los tratamientos con aire a 48º, 50º y 52ºC. No se han observado diferencias significativas de la producción de etileno entre la muestra Control y los frutos tratados a 46ºC después de 3 días a 20ºC.

Estos resultados evidencian que el drástico incremento de la respiración, después de un 1 día a 20ºC,  especialmente en frutos tratados con aire a 46ºC es debido a un efecto de la temperatura y no a un incremento de la síntesis de etileno

Únicamente el tratamiento con aire a 52ºC presenta un efecto residual tanto retardando el máximo climatérico como el inicio de la síntesis de etileno durante la post-maduración de chirimoya 

Almidón y azúcares solubles

En recolección el contenido de azúcares solubles presenta valores bajos y próximas al 0.5%, 1.2%  y 1.6% de sacarosa, glucosa y  fructosa, respectivamente. Mientras que se observan valores elevados del contenido de almidón próximos al  12%.


                        Figura 2. Efecto de la temperatura sobre la evolución de carbohidratos durante la maduración
 (◊ Control, ٱ 46ºC, ∆ 48ºC, ο 50ºC, ж 52ºC)


El contenido de almidón decrece drásticamente en la muestra Control, y en especial después de 2 días de estancia a 20ºC. Después de un día del tratamiento térmico el contenido de almidón presenta valores significativamente superiores (p≤0.05) en la muestra control, 50ºC Y 52ºC respecto a los observados en las muestras tratadas con aire a 46ºC y 48ºC (figura 2). Se han observado pérdidas de almidón próximas al 50% en los tratamientos con aire a 46º y 48ºC, y  inferiores al 25% en las muestras Control, 50ºC y 52ºC, después de 1 día de estancia a 20ºC.



Los resultados evidencian que el tratamiento con aire a 49ºC durante 60 minutos es crítico en la hidrólisis del almidón en chirimoya. Temperaturas inferiores a 49ºC  activan mientras que temperaturas superiores a 49ºC retardan la hidrólisis de almidón during ripening of cherimoya.  


El contenido de almidón en las muestras tratadas con aire a 50º y 52ºC presenta diferencias significativas (p≤0.05) y valores medios superiores a los observados en las muestras control, 46º y 48ºC, después de 2 y 3 días a 20ºC. No se han observado diferencias significativas (p≤0.05)  en el contenido de almidón  entre el control y los frutos tratados con aire a 46º y 48ºC, después de 2 o 3 días a 20ºC (figura 3)  .


Las pérdidas de almidón son próximas al 90% en las muestras control, 46ºC y 48ºC, mientras que no superan el 70% y 45% en los frutos tratados con aire a 50º y 52ºC, respectivamente, después de 3 días a 20ºC. Sin embargo, después de 4 días a 20ºC, no se han observado diferencias significativas (p≤0.05) entre ninguno de los tratamientos ensayados y el control.
Tratamiento con 52ºC alcanzando en el  "corazón"  43ºC producen la gelificación del amidón de los tejidos sub-epidérmicos. 

Contenido de sacarosa, aumenta en la muestra Control alcanzando un máximo después de 2 dias a 20ºC.  En frutos trados con aire a 46º y 48ºC los máximos coinciden con el observado en la muestra Control , mientras que en los tratados con aire a 50ºC y 52ºC los máximos se retardan en un día, durante la maduración postcosecha.  


No se han observdo diferencias significativas (p≤0.05) en el contenido de sacarosa entre los máximos alcanzados entre el Control y  los diferentes tratamientos, después de 2 o  3 días a 20ºC.  Sin embargo, después de 4 días a 20ºC el contenido de sacarosa en los frutos tratados por aire a 50º y 52ºC presenta valores significativamente (p≤0.05) superiores a los observados en las muestras control, 46º y 48ºC. Los resultados evidencian que temperaturas de aire de 50º (41º) y  52ºC (43º)  retardan la síntesis de sacarosa durante la post-maduración.


Contenido en glucosa aumenta en todas las condiciones ensayadas, siendo especialmente rápida la acumulación en los frutos tratados con aire a 46º y 48ºC, en relación con la muestra Control.


Después de 2 días a 20ºC se observan diferencias significativas (p≤0.05) en el contenido de glucosa por efecto de la temperatura. Los valores medios de glucosa en las muestras tratadas con aire a 46º y 48ºC son significativamente superiores a los observados en las muestras control y 50ºC,  y  en especial respecto a la muestra tratada con aire a 52ºC (43º).


En los frutos tratados con aire a 46º y 48ºC alcanzan un máximo del contenido de glucosa a los 2 días mientras que en las muestras control y 50ºC  se retardan  un día durante la estancia a 20ºC. La acumulación de glucosa en la muestra tratada con aire 52ºC se retarda de forma significativa respecto al resto de la condiciones ensayadas, durante la post-maduración


El contenido de glucosa alcanza valores máximos, 5.2% p.f., después de 2 días a 20ºC , en las muestras tratadas con aire a 46º y 48ºC, mientras que en el control y 50ºC el contenido de glucosa aumenta de forma continuada. Los valores máximos, próximos al 4.5% p.f. se alcanzan después de 3 días en las muestras Control y 50ºC, mientras que en la muestra tratada con aire 52ºC (43º) se alcanza después de 4 días a 20ºC.


Estos resultados evidencian que mientras los tratamientos con aire a 46º y 48ºC activan la acumulación de glucosa, el tratamiento con aire a 52ºC retarda su acumulacion, respecto a la muestra control. No se han observado diferencias signignificativas (p≤0.05) entre la muestra control y la muestra tratada con aire a 50ºC.


La acumulación de glucosa en los frutos tratados con aire a 52ºC se retarda significativamente en relación con el resto de las condiciones, sin embargo después de 4 días a 20ºC no se observan diferencias significativas(p≤0.05) entre las diferentes condiciones ensayadas (figura 2).



El contenido y los perfiles de la evolución de fructosa son similares a los observados en el contenido de glucosa en todas las condiciones ensayadas, durante la post-maduración.


Actividad de amilasas

En frutos no tratados, muestra control, la actividad de α-amilasa aumenta para alcanzar una máximo después de 3 días a 20ºC.  En frutos tratados unicamente el tratamiento con aire a 46ºC muestra un patrón similar al control. En el resto de los tratamientos se observa un incremento continuado de actividad de α-amilasa during postharvest life. Sin embargo, no se ha observado  el rápido incremento de actividad de α-amylase en las muestras tratadas con 46º y 48ºC , que debería justificar la rápida degradación del almidón, en las horas posteriores al tratamiento.

 
Después de 3 días a 20ºC los valores de la actividad de α-amilasas presentan diferencias significativas (p≤0.05)  por efecto de la temperatura y  se observan valores superiores en frutos tratados por aire a 46ºC, respecto al Control y resto de los tratamientos térmicos. En la muestra control se observan valores signifcativamente superiores (p≤0.05)  a los observados en el resto de los  tratamientos, sin que se hayan observado diferencias significativas entre los tratamientos con aire a 48º, 50º y 52ºC, des`pués de 3 días a 20ºC.
  Figura 3. Efecto de la temperatura sobre la actividad de enzimas
        del metabolismo de carbohidrtaos durante la maduración 
 (◊ Control, ٱ 46ºC, ∆ 48ºC, O 50ºC, ж 52ºC)

Los frutos tratados con aire a 46ºC incrementan la atividad de amilasa en un 200% frente a un incremento del 150% en el Control, despues de 3 días a 20ºC. En estas fechas se observan incrementos del 75, 65 y 20% en los frutos tratados con aire a 48º, 50º y 52ºC, respectivamente. Sin embargo,después de 4 días a 20ºC los valores de actividad en las muestras 48º, 50º y 42ºC son similares a los observados en el máximo de los frutos tratados con aire a 46ºC.

Estos resultados evidencian que el tratamiento con aire a 46ºC (40º)  incrementan la actividad de α-amilasa, mientras que tratamientos a temperaturas superiores producen una inhibición temporal respecto a la muestra Control. Se ha confirmado un efecto residual, activador o inhibidor,  de los tratamientos térmicos sobre la actividad de α-amilasa.

Actividad de invertasa

En la muestra control la actividad específica de invertasa  sufre un rápido aumento  durante los 4 días de estancia a 20ºC.

La actividad de invertasa aumenta en todas las muestar ensayadas durante la maduración (Figure 3). En la muestra testigo aumenta de forma continuada durante los 4 días de post-maduración a 20ºC. 

En la muestra control y tratamiento con 46ºC la actividad de invertasa alcanza valores significativamente superiores a los observados en el resto de tratamientos, 48ºC, 50ºC y 52ºC.No se han observados diferencias significativas ebntre 48ºC y 50ºC, sin embargo a 52ºC se observan valores especialmente bajos después de 3 días de post-maduración a 20ºC.

Los tratamientos con 46ºC y 48ºC activan el metabolismo de carbohidratos mientras que 50ºC y 52ºC, durante 60 minutos, reducen los mecanismos asociados a la producción de sustratos respiratorios. 

Los resultados confirman que el tratamiento a 49ºC  durante 60 minutos es crítico ya que limita la activación o inhibición del metabolismo de carbohidratos,  respiración  y producción de etileno, en chirimoya cv "Fino de Jete" durante al post-maduración a 20ºC.

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