Caracterización fisiológica, bioquímica y de la calidad durante la maduración en postcosecha de chirimoya cv "Fino de Jete".
En chirimoya variedad "Fino de Jete" la maduración postcosecha se caracteriza por alcanzar la plena madurez, PM, después de 4 días desde la recolección coincidente con un máximo de acidez, y precedida por máximos respiratorio, ACC, sacarosa y de actividad de invertasas y enzimas relacionadas con el ablandamiento (PG y Cx) del fruto.
La PM se alcanza con valores de firmeza de pulpa 10-15N, y moderados de producción de etileno. El máximo de producción de etileno se relaciona más directamente con la entrada en fase de senescencia. En la PM el fruto adquiere un color verde-pálido, pulpa blanca y cremosa, equilibrio entre dulzor y acidez, y aroma, muy especial por lo que se clasifica dentro de los frutos exóticos.
Respiración
La intensidad respiratoria alcanza 2 máximos durante la post-maduración a 20ºC. El primer máximo se observa después de 1.5 días y el segundo después de 3 días de la recolección. Los valores de respiración aumenta de 50 mg de CO2 en recolección a 68 y 180 mg de CO2·Kg-1·h-1 en los 2 máximos observados, respectivamente.
El primer máximo respiratorio es debido a un efecto de "estres" de recolección mientras que el segundo máximo debe asociarse a la plena madurez, aunque otros parámetros deben ser analizados para confirmarlo.
Figura 1. Actividad respiratoria y producción de etileno durante la maduración
postcosecha a 20C de la variedad "Fino de Jete" Los elevados valores de respiración observados y el máximo climatéríco alcanzado a los 3 días nos indican que es una especie y variedad altamente perecedera y que la mejora de la comercialización pasa obligatoriamente por la aplicación de tecnologías postcosecha.
Producción de etileno
Hemos detectado producción de etielno después de 2 días de post-maduración El inicio de la producción de etileno sucede después de 2días, y valores inferiores a 1uL·Kg-1·h-1 coinciden con el máximo climatérico lo que nos indica que es una especie muy sensible al etileno y que bajas concentraciones son capaces de inducir el proceso de maduración.
El máximo de producción de etileno sucede 3 días después de el máximo climáterico lo que hace que chirimoya sea un fruto climatérico atípico respecto a las clasificaciones generalistas de frutos.
Figura 2.Evolución del contenido de ACC y producción de etileno durante la maduración
postcosecha a 20ºC de la variedad "Fino de Jete"
En contenido de ACC, componente esencial para síntesis de etileno aumenta drásticamente inmediatamente después de la recolección alcanzando un máximo después de 3 días de post-maduración a 20ºC.
El contenido de ACC aumenta de 0.25 en recolección a 1.20 nmoles·g-1 de peso fresco después de 3 días de post-maduración a 20ºC, coincidiendo con el máximo climatérico. El máximo de ACC coincide con el drástico aumento de la producción de etileno después de 3 días de post-maduración.
Metabolismo de carbohidratos
El contenido de azúcares aumenta durante la post-maduración a 20ºC. Sin embargo, los perfiles de mono y disacáridos son muy diferentes. Mientras fructosa y glucosa aumentan de forma continua sacarosa alcanza un máximo a los 3 días para posteriormente decrecer durante la post-maduración a 20ºC.
Figura 3.Evolución del contenido de azúcares solubles durante la maduración a 20ºC
de la variedad "Fino de Jete"
La hidrólisis del almidón produce la acumulación de sacarosa durante los 3 primeros dias, en fechas posteriores la conversión en azúcares sencillos es muy superior al aporte procedente del almidón, y por ello su contenido decrece (figura 3).
El máximo de sacarosa y de ACC coinciden con el máximo climatérico después de 3 días de post-maduración a 20ºC.
El contenido de proteína total aumenta tanto en la fracción soluble como insoluble. El significativo aumento de proteínas en la fracción insoluble nos indica el inicio de la síntesis de enzimas de pared y membranas celulares, de gránulos de almidón etc.
Figura 4.Evolución del contenido de proteína total de la fracción soluble e insoluble
durante la maduración a 20ºC de la variedad "Fino de Jete"
El aumento de proteínas en la fracción soluble es mucho más moderado que en la fracción insoluble (figura 4).
El incremento del contenido de proteínas es atribuido a la síntesis de nuevas enzimas, específicas de la maduración, siendo coincidente con la crisis respiratoria en frutos climatéricos.
Caracterización de invertasa, en función de la temperatura. La actividad de invertasa en las 2 fracciones, soluble e insoluble, responde de forma similar al aumento de la temperatura y del pH (figura 5). La invertasa es la enzima responsable de la hidrólisis de sacarosa y de la acumulación de azúcares sencillo; sustratos de la respiración.
Efecto del pH. La actividad de invertasa en las 2 fracciones alcanza un máximo a pH 3.5 lo que indica una actividad de invertasa de carácter ácido. Las determinaciones de la actividad de invertasa se realizaron a pH=4 durante la post-maduración a 20ºC.
Figura 5. Caracterización de invertasa de la fracción soluble e insoluble
en función de la temperatura y del pH.
Efecto de la temperatura. Las 2 fracciones presentan un comportamiento similar en función de la temperatura. Después de 5 minutos a 45ºC la actividad es inferior al 65% (respecto a 35ºC) siendo la inactivación casi total a 55ºC(fracción insoluble) y 60ºC(fracción soluble). La actividad de invertasa a 20 y 35ºC es muy superior en la fracción soluble mientras que a 8ºC (temperatura de conservación de chirimoya) son similares en la fracción soluble e insoluble (figura 5).
Figura 5. Cambios de actividad de invertasa de la fracción soluble e insoluble
durante la post-maduración a 20ºC
Actividad de invertasa, sufre un fuerte aumento en ambas fracciones después de la recolección alcanzando un máximo después de 3 días de post-maduración a 20ºC coincidente con el máximo climatérico y del contenido de sacarosa. El máximo es más concluyente en la fracción insoluble, ya que en la fracción soluble mantiene los valores más constante después de alcanzar el máximo a los 3 días. La actividad total de invertasa es debida fundamentalmente a la de la fracción soluble.
Degradación de la pared celular
Caracterización de poligalacturonasas, PG, enzima responsable de la degradación de la pared celular y del ablandamiento de los frutos.
Efecto de la temperatura, la enzima PG es totalmente inactivada a 75ºC y mantiene niveles significativos de actividad a 60ºC. Es por tanto evidente que PG es una enzima tolerante a las elevadas temperaturas. Existen 2 isoenzimas de PG y una de ellas con actividad a 80ºC lo que debe considerarse una enzima termotolerante.
Figura 6. Termotolerancia de poligalacturonasa
En la figura 6 se puede observar la evolución se absorbancias en función de la temperatura
Se han observado diferencias significativas entre 35ºC, 20ºC y 8ºC, después de 3 horas. Los valores a 35ºC son significativamente superiores a los observados a 20ºC, después de 3 horas.
A baja temperatura 8ºC la actividad es prácticamente nula por lo que parece una temperatura idónea para su conservación dada su elevada sensibilidad al "daño por frío". A baja temperatura cambios conformacionales en los centros catalíticos de la enzima debido a la elevada sensibilidad de ciertos enlaces químicos a las bajas temperaturas. Estos cambios en los centros catalíticos provocan cambios metabólicos irreversibles que alteran totalmente los procesos fisiológicos y paralelamente la pérdida irreversible de la calidad.
Figura 7. Actividad de poligalacturonasa en función del pH
Efecto de pH. la enzima PG el máximo de actividad fue observado a pH=5 como se puede observar en la figura 7.
Caracterización de Celulasa, Cx, el efecto de la temperatura se analiza en la figura 8. La actividad de celulasa disminuye drásticamnte a partir de 45ºC alcanzando valores muy bajos a 55ºC mientras que PG mantenía una actividad significativa a 60ºC. Las diferencias de sensibilidad a las elevadas temperaturas de las enzimas de un mismo mecanismos han sido ampliamente estudiadas en diferentes especies.
La variación de la absorbancia en el tiempo en función de la temperatura se observa una actividad más moderada que PG después de 3 horas, por lo que los análisis de actividad se realizaron después de 6 horas y a 35ºC (figura 8).
Figura 8. Termotolerancia de celulasa
Efecto de pH. la actividad de Cx depende directamente del pH alcanzando valores máximos de actividad en el rango entre 4.5 y 5.5, frente a un máximo definido de PG a pH=5.
Figura 9. Actividad de celulasa en función delñ pH
La actividad de PG y Cx , después de la recolección aumenta drásticamente alcanzando un máximo a los 3 días y en fechas posteriores decrecer y alcanzar niveles de recolección después de 5 días de post-maduración a 20ºC (figura 10).
Figura 10. Cambios de actividad de invertasa de la fracción soluble e insoluble
durante la post-maduración a 20ºC
Si atendemos a los cambios de actividad de PG y Cx durante la post-maduración a 20ºC podemos observar que los valores máximos son coincidentes con el 3er día de maduración y éste con el máximo respiratorio, de contenido ACC y sacarosa, así como con el inicio de la crisis etilénica.
Evolución de la calidad
En la PM el fruto adquiere un color verde-pálido, pulpa blanca y cremosa, equilibrio entre dulzor y acidez, y aroma, propio por ello es considerado un fruto exótico. La firmeza de pulpa en la PM coincide con valores entre 10 y 15 newtons.
Los parámetros de calidad evolucionan durante la post-maduración decreciendo rápidamente la firmeza, mientras que los sólidos solubles totales, SST, y acidez titulable, AT, se acumulan para alcanzar un máximo después de 3 días de post-maduración, y 4 días desde recolección.
Figura 11. Cambios de calidad durante la post-maduración a 20ºC
La post-maduración a 20ºC se caracteriza por un aumento de SST y AT coincidente con el drástico incremento de la respiración. Sin embargo, el ablandamiento coincide con el rápido aumento de la producción de etileno.
Los resultados sugieren que el rápido aumento de respiración es producido por la hidrólisis de almidón ya que en esas fechas no se detecta producción de etileno. La hidrólisis del almidón debe jugar un importante papel regulador del metabolismo de chirimoya ya que es la fuente de azúcares solubles y de sustratos para el proceso respiratorio.
Metodología
Recolección manual de frutos procedentes de árboles marcados, recolección cuidadosa y transporte inmediato con recepción en el laboratorio después de 6 horas de la recolección. Tres réplicas de cámaras de respiración y una urna de metacrilato para la extracción de muestras. Las cámaras de respiración y urnas de metacrilato están ubicada en una instalación experimental de régimen continuo de aire y ésta en cámara de maduración a 20ºC.
Flujos de 6-8 litros por hora, de aire procedente de compresor regulado por válvulas de aguja y borboteo en KOH para eliminar el posible CO2 y humidificar el aire. Filtro de absorbedor de etileno.
Análisis de respiración al menos una vez al día, y extracción de muestra diaria de 6 frutos por fecha de análisis de las urnas de metacrilato. 3 frutos para la determinación de parámetros de calidad; color, firmeza y sólidos solubles. y otros 3 frutos para los análisis químicos y bioquímicos. Muestras representativas de los frutos individuales numerados son congeladas y conservadas a -30ºC para los análisis bioquímicos posteriores.
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