Beneficios o Daños Producidos por el Frío durante la Conservación
de Vegetales Frescos.
Entre los
factores extrínsecos, la temperatura es el factor decisivo para regular los
procesos post-recolección y en suma para controlar la calidad de productos
vegetales después de la recolección. Tanto la actividad fisiológica como el
desarrollo de microorganismos, principales causas del deterioro de la calidad,
dependen directamente de la temperatura.
Temperaturas en el rango de 15-20°C producen un rápido deterioro de la calidad, mientras que en el rango próximo al punto de congelación, 0º-4°C, los procesos de transpiración y respiración, y mecanismos bioquímicos asociados a la maduración se reducen drásticamente, con el consiguiente efecto positivo sobre el período comercial de conservación.
Temperaturas en el rango de 15-20°C producen un rápido deterioro de la calidad, mientras que en el rango próximo al punto de congelación, 0º-4°C, los procesos de transpiración y respiración, y mecanismos bioquímicos asociados a la maduración se reducen drásticamente, con el consiguiente efecto positivo sobre el período comercial de conservación.
Transpiración
El descenso de temperatura produce un descenso de la presión de vapor y del deficit de presión de vapor, para una determinada humedad relativa, por lo que descienden las pérdidas de peso (Tabla II). Por ello, el descenso rápido de la temperatura del producto (eliminar el calor de campo) es un factor esencial para evitar las pérdidas de peso y optimizar la conservación de productos vegetales al estado fresco.
Tabla II. Presión de Vapor de agua en
aire (PV) con el 100% de HR a diferentes temperaturas, y Déficit de Presión de
Vapor (DPV) con HR inferiores. A 760 mm de Hg de presión (ASHRAE Handbook of
Fundamentals, 1972).
|
Temperatura
(°C)
|
PV
100%HR
mm Hg
|
90%HR
mm Hg
|
DPV
80%HR
mmHg
|
60%HR
mm Hg
|
|
0.0
1.1
2.2
3.3
4.4
7.2
10.0
12.8
15.6
21.1
26.7
|
4.579
4.953
5.385
5.817
6.309
7.620
9.204
11.074
13.248
18.771
26.213
|
0.457
0.495
0.538
0.581
0.630
0.762
0.921
1.107
1.324
1.877
2.621
|
0.915
0.990
1.077
1.163
1.259
1.424
1.840
2.214
2.649
3.754
5.242
|
1.831
1.981
2.154
2.326
2.519
2.848
3.681
4.429
5.299
7.508
10.485
|
* Temperaturas convertidas de °F.
Durante la conservación de manzana 'Golden Delicious'
temperaturas próximas al punto de congelación y humedades relativas superiores
al 85% controlan eficazmente las pérdidas de peso, y humedades relativas
próximas al 90% practicamente las anulan (Fig. 2). Bajas humedades relativas y
elevadas pérdidas de peso favorecen la incidencia de la alteración fisiológica
'escaldadura superficial', posiblemente debido a una mayor pérdida de
volátiles. Sin embargo, en frutos de pepita conservados en condiciones de baja
humedad relativa se aprecia un desarrollo más intenso del aroma. Elevadas
humedades relativas, que reducen las pérdidas de peso, favorecen el desarrollo
de hongos y bacterias, por lo que es necesario aplicar una solución de
compromiso de acuerdo con la especie y variedad.
Figura 1. Pérdidas de peso de manzana en función de la temperatura y humedad relativa.
Recomendaciones de humedad relativa por especies
Recomendaciones de humedad relativa por especies
En la
práctica, las pérdidas por transpiración no pueden eliminarse, ni incluso en
condiciones de saturación (100%hr), debido al gradiente de temperaturas
producido por el calor de respiración. El calor de respiración mantiene el
corazón del producto a una temperatura ligeramente superior a la de la
superficie, y por tanto se establece un gradiente de presiones parciales de
vapor y pérdidas de peso.
Figura 2. Clasificación de vegetales por la sensibilidad a las bajas temperaturas
La necesidad
de disminuir rapidamente la temperatura de campo del producto, para controlar
las pérdida de peso, ha estimulado el desarrollo de las tecnologías de
prerrefrigeración, que permiten descender la temperatura del producto en unas
pocas horas e incluso en minutos.
Pueden alcanzarse tiempos de enfriamiento
máximos de 4-5 horas utilizando como medio de enfriamiento el aire (túnel de
aire forzado), y de minutos utilizando como medios de enfriamiento el agua fría
(hydrocooling) o el vacio (vacuum cooling).
El efecto de la temperatura sobre la respiración viene
definido por el cociente respiratorio establecido, para intervalos de
temperatura de 10C, por la ecuación de Van't Hoff; Q10=R2/R1.
Este mismo autor generaliza la ecuación para cualquier temperatura mediante la
ecuación;
Q10 es constante, con valores próximos a 2.
La
modificación del patrón respiratorio de pera 'Williams' en función de la
temperatura se puede observar en la Fig. 43 El descenso de temperatura retrasa
y reduce el máximo climatérico, y a temperaturas próximas al punto de congelación
desaparece la crisis climatérica. Esta respuesta es típica de frutos climatéricos poco sensibles a las
bajas temperaturas.
En la Fig.
3, se puede observar que el máximo de
respiración, en la mayoría de las especies, se alcanza en el rango de temperaturas
entre 20 y 25°C, y que el descenso de la temperatura origina una
reducción exponencial de la respiración. Podríamos, por tanto, pensar que la
conservación de vegetales se podría practicamente solucionar con tal de aplicar
temperaturas suficientemente bajas (próximas al punto de congelación).
Sin embargo existen numerosas especies (Plátano,
aguacate) en las que temperaturas inferiores a 10°C
(discontinuidad de las curvas) inducen cambios metabólicos que producen una
alteración fisiológica denominada 'Daño por Frío' (chilling injury), que
origina una pérdida irreversible de la calidad comercial. Los síntomas del
'Daño por Frío' son específicos para cada especie e incluso variedad
(aguacate).
Por el
contrario, existen ciertas variedades de pera (Blanquilla, Williams,etc..), que
además de ser muy tolerantes a las bajas
temperaturas, necesitan de un período (1 mes) a muy baja temperatura (-1°C) para desarrollar plenamente su calidad sensorial.
Las bajas
temperaturas son especialmente efectivas en retardar la síntesis de etileno
cuando el fruto se recolecta en la madurez fisiológica (mínimo climatérico),
sin embargo si se retrasa la recolección y el fruto ha iniciado su síntesis la
eficacia de las bajas temperaturas se reduce significativamente, especialmente
en frutos tropicales y subtropicales.
El mecanismo
de la síntesis de etileno es muy sensible a las bajas temperaturas,
especialmente la conversión de ACC en etileno (ACC-oxidasa) (Field, 1990). En
frutos tropicales y subtropicales definir la relación tiempo-temperatura
crítica, es un factor decisivo para optimizar la conservación y
comercialización.
El etileno
regula la síntesis de las enzimas responsables del ablandamiento, hidrólisis de
almidón, degradación de clorofilas, por ello es de gran interés comercial
aplicar las bajas temperaturas lo antes posible, después de la recolección,
para retardar su síntesis y la velocidad de ablandamiento, y en suma prolongar
el período comercial de conservación.
En chirimoya, especie subtropical y muy perecedera, la elección del grado de madurez en recolección y de la temperatura son los dos factores esenciales para controlar la maduración. En estas especies el retraso de un día en la recolección, o un grado más de temperatura de conservación pueden reducir a la mitad el período de conservación.
En chirimoya el descenso de la temperatura de 10 a 8C origina un importante descenso de la producción de etileno, que induce un significativo retraso del ablandamiento lo que supone un importante incremento del período de conservación de 6 a 9 días, respectivamente. Asimismo se observa que la conservación a 6°C inhibe la producción de etileno, posiblemente por la inducción de 'Daño por Frío' (chilling injury)siendo el daño irreversible a partir de los 12 días de conservación
Carbohidratos, ácidos orgánicos y otros metabolitos
En general en
frutos climatéricos, las bajas temperaturas reducen tanto la hidrólisis de
almidón como el consumo de azúcares sencillos en el proceso respiratorio. En
chirimoya el descenso de temperatura de 10 a 6°C implica
un descenso en la hidrólisis de sacarosa que se manifiesta en una
reducción de la acumulación de azúcares sencillos, glucosa y fructosa.
Es evidente que las bajas temperaturas reducen la hidrólisis de almidón y de
oligosacáridos, que son la principal fuente de sustratos respiratorios, y que
estos posiblemente sean los responsables del inicio del climaterio en determinadas
especies subtropicales.
En general,
las bajas temperaturas reducen el incremento o descenso de ácidos orgánicos
dependiendo de las características metabólicas de la especie. En especies de
clima tropical (plátano) y subtropical (mango, chirimoya) la acumulación de
ácidos orgánicos (málico y cítrico) se reduce al descender la temperatura.
Sin
embargo, en especies de clima continental (frutos de pepita) decrece la pérdida
de ácidos orgánicos (málico) al descender la temperatura. Respecto a otros
metabolitos como pigmentos, compuestos fenólicos y compuestos volátiles, las
bajas temperaturas retardan su síntesis o degradación, al reducir la síntesis
de etileno.
Las bajas
temperaturas, sin embargo, no son capaces de inhibir la producción de CO2,
la síntesis de etileno, ni la síntesis de volátiles, por lo que la renovación
del aire de la cámara durante la conservación frigorífica de frutos será
esencial tanto para evitar la acumulación de CO2 y etileno, como
para reducir el nivel de compuestos volátiles, en su mayoría desconocidos, pero
que pueden ser potencialmente causantes de alteraciones fisiológicas, como la
escaldadura superficial.
Alteraciones fisiológicas
Uno de los principales problemas planteados en la
conservación frigorífica de frutos es la elevada sensibilidad de algunas
especies tropicales (plátano, piña, etc..) y subtropicales (mango, chirimoya,
aguacate, etc..), y de otras especies cuyo óptimo de calidad de consumo se
alcanza en estado inmaduro (pepino, calabacín, etc,..), a las bajas temperaturas.
La inducción de la alteración fisiológica denominada 'Daño por Frío' depende,
fundamentalmente, de las características fisiológicas de la especie, del grado
de madurez, y de la relación tiempo-temperatura.
Figura 5. Esquema de la inducción del "daño por frío" en producrtos vegetales. Tecnologías para aminorar los daños
El 'Daño por Frío' (DBT)
produce cambios metabólicos que, cuando son irreversibles, originan un rápido
deterioro de la calidad al transferirlo a condiciones ambientales, tanto por un
anormal desarrollo de la maduración como por un incremento de sensibilidad al
ataque de microorganismos.
Estos desequilibrios
metabólicos se manifiestan por un cambio de tendencia y un desajuste respecto
al modelo de Arrhenius, que relaciona temperatura y velocidad de deterioro
(capacidad de conservación).
Aun cuando el 'Daño por Frío' depende
directamente de la relación temperatura-tiempo, en ciertas especies
temperaturas intermedias pueden producir daños de mayor intensidad que las
temperaturas propias de DBT, (frutos de hueso).
Los síntomas
del 'Daño por Frío' son muy heterogéneos dependiendo fundamentalmente de la
especie, existe incluso confusión en frutos de clima continental (manzana o
pera) de confundir los síntomas del DBT con la escaldadura superficial (Morris,
1982) .
- Cambio de estado de los lípidos de la membrana,
inducido por temperaturas inferiores a la crítica, que afecta a los mecanismos
de enzimas ligadas a las membranas, y conducen a un aumento de la energía de
activación (Arrhenius) apareciendo una discontinuidad en la representación de
la ecuación de Arrhenius.
- Alteración del metabolismo. Anormal aumento de la
respiración y producción de etileno, que se intensifican al pasar a 20C.
Acumulación de metabolitos anaerobios. Cambios en la composición que producen
alteración del sabor en frutos de hueso posiblemente debido a la alteración de
la producción de volátiles, y cambios de textura 'lanosidad' en melocotón.
Endulzamiento de tubérculos, por activación de la hidrólisis de polisacáridos (almidón
o inulina).
- Lesiones superficiales inducidas por las alteraciones
metabólicas. En manzana y pera: 'Escaldadura Blanda' (soft scald) y zonas
superficiales necrosadas. 'Picado de la Piel' (pitting), en cítricos con zonas
deprimidas en la superficie, descoloración superficial en piña y espárrago, y
pardeamientos en plátano, etc...
- Incremento de la acuosidad de tejidos, descomposición
celular y pérdida de la integridad de la membrana con exudación de fluídos. En
manzana: 'Descomposición Interna', 'Corazón Pardo', y 'Descomposición Acuosa'. En frutos de hueso
(melocotón, albaricoque, ciruela, etc..) pardeamientos de pulpa especialmente
en la proximidad del hueso. Y, en melocotón desarrollo de color rojo en la
pulpa.
- Decoloración interna, pardeamiento de pulpa, haces
vasculares en aguacate.
- Aceleración de la senescencia y pérdida de las
clorofilas, de frutos inmaduros (calabacín, judía verde, etc..).
- Alteración del proceso de maduración, o bloqueo con
la aparición sabores y aromas
anormales. Incapacidad de
sintetizar proteínas después de ser transferidos a 20°C, lo que produce una textura
harinosa, y un escaso sabor y aroma en pera. Sin embargo, ciertas variedades
como cv 'Blanquilla' y 'Bosc' necesitan
frío para madurar. Es evidente que en pera el mecanismo de maduración tiene una
compleja respuesta a las bajas temperaturas.
El desarrollo
del 'Daño por Frío' depende tanto, de las características intrínsecas del
producto: especie, variedad, condiciones ecológicas y agrotécnicas de cultivo y
grado de madurez, como de factores extrínsecos (medio ambiente): temperatura,
tiempo, tratamientos continuos o intermitentes, humedad relativa y tratamientos
postcosecha.
Aplicación del Frío a los Alimentos. Coordinador Manuel Lamúa, (CSIC). AMV Ediciones, Mundi Prensa, 1ª edición 2000. Capítulos realizados por Rafael Alique, investigador del Instituto del Frío-ICTAN (CSIC)
