Evaluación de la textura. Efecto de las atmósferas controladas

Evaluación de las propiedades mecánicas de chirimoya.Cambios

 durante al conservación en atmósfera controlada. 

Modelo predictivo, IC=29.25+0.04xCS-0.0023xCS2, que puede ser utilizado para predecir la evolución de la calidad de chirimoya en función de la pendiente (CS), del ensayo de compresión del fruto en la zona ecuatorial a deformación de 3mm (ensayo no destructivo), en diferentes condiciones de conservación a 9ºC en atmósfera normal y  atmósfera controlada. 

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Evaluación de parámetros  mecánicos  determinados en los ensayos de compresión y penetración de la piel y  de la pulpa, en la zona ecuatorial y apical del fruto. Fue observado un gradiente de firmeza entre la zona ecuatorial y apical del fruto. Elevados niveles de CO2 incrementan el gradiente  e inhiben especialmente el ablandamiento de la piel. Las atmósferas controladas retardan o inhiben los cambios de algunos  parámetros de calidad durante la conservación. 

Fue observada una buen correlación entre la pendiente del ensayo de compresión (CS) y el índice de calidad IC=[SST+AT+(l/b)],  según la función IC=29.25+0.04xCS-0.0023xCS2 ,que puede ser utilizado para predecir la evolución de la calidad en función de la pendiente, en diferentes condiciones de conservación de chirimoya.  

Propiedades mecánicas

Curvas de fuerza-deformación de los ensayos de penetración realizados en la zona ecuatorial  y apical del fruto, y las respectivas fuerzas residuales después de la rotura (fuerza máxima), evaluadas en un Instron 1140 testing machine, se pueden observar en la figura 1.

 

       Figura 1. Curvas fuerza-deformación de la penetración en la zona apical (AFF)

 y ecuatorial (EFF) y fuerzas residuales (ARF y ERF)
después de la rotura

En la Figura 1 se puede observar que las fuerzas residuales en la zona apical, ARF son inferiores a las observadas en zona ecuatorial, ERF, indicando que el tejido de la zona apical ofrecen una menor resistencia residual y por tanto es más "blando" que el tejido ecuatorial.

Figura 2.  Fuerza máxima de rotura de piel, y de la  pulpa en la zona apical y ecuatorial 
en aire (A), atmósfera 3%O2+0%CO2 (B), 3%O2+3%CO2 (C)

En atmósfera normal, no fueron observadas diferencias significativas  entre la  fuerza máxima de la piel, ESF,  y las fuerza en la pulpa apical (AFF) o ecuatorial (EFF) durante la conservación a 9ºC (fig 2-A). Ambos parámetros sufren un drástico descenso durante al conservación en AN alcanzando 18N de firmeza de pulpa (plena madurez) después de 10 días de conservación a 9ºC.

Las atmósferas controladas reducen el ablandamiento de la pulpa en la zona ecuatorial siendo especialmente significativo en atmósferas enriquecidads en CO2. La plena madurez es alcanzada después de 19 y 24 días de conservación en las atmósferas con el 0% y 3% de CO2, respectivamente.En la zona apical del fruto se alcanza la plena madurez a los 14 y 24 días de conservación en las atmósferas con el 0% y 3% de CO2, respectivamente.

Estos resultados evidencian que el efecto de las atmósferas controladas depende de la zona del fruto de forma que fueron observadas diferencias significativas (p<0.05) entre AFF y EFF después de 19 y 24 días en condiciones de AC.

En chirimoya el ablandamiento se inicia en el eje floral carnoso y se desplaza hacia los tejidos más externos y la piel, y las atmósferas controladas, especialmente las enriquecidas en CO2 incrementan estos gradientes de firmeza entre zonas del fruto (figura 2-C). La proximidad del eje floral al ápice justificaría la menor firmeza de pulpa entre el ápice y la zona ecuatorial. Así mismo justificaría el significativo efecto del CO2 en retardar el ablandamiento de la piel.

El efecto de la atmósfera del  3% de CO2 sobre la retención de la firmeza de la piel es un factor de gran interés tecnológico ya que permitiría reducir los daños mecánicos durante el procesado, y el ataque de hongos especialmente de las especies  "oportunistas" .

Figura 3. Evolución de la pendiente y fuerzas residuales apical y ecuatorial  
en función de las atmósferas; aire(A)-0%CO2(B)-3%CO2. 3%O"-9ºC

En el momento de la recolección la fuerza residual de la zona ecuatorial, ERF (línea contínua),  es 2 veces superior a la de la zona apical, ARF (punteada y cuadro negros).

Respecto a las fuerzas residuales del ensayo de compresión se puede observar que en atmósfera normal prácticamente no hay diferencias a partir de los 5 días de conservación a 9ºC, por efecto de la zona del fruto. Sin embargo las diferencias en recolección se mantienen en condiciones de AC, y en especial en las atmósferas enriquecidas en CO2 (3%).

Existe un fuerte paralelismo entre la pendiente del ensayo de compresión, CS (rombos negros),  y la fuerza residual en el ecuador del fruto, ERF (línea continua).  Parece evidente que los tejidos del ecuador del fruto son los que mas afectan más a la respuesta a la compresión.

Tabla  1

El análisis de correlación entre los parámetros físicos (Tabla 1) nos confirmó que el mejor valor de r fue obtenido entre EFF (firmeza de pulpa ecuatorial) y tanto CS (pendiente) como ERF (fuerza residual ecuatorial) con valores próximos r=0.90. 

En general, los valores mas bajos de correlación fueron observaqdos entre ARF y el resto de los parámetros. 

La ESF, firmeza de la piel muestra un bajo nivel de correlación con el resto de los parámetros. Los coeficientes de correlación  disminuyen por efecto de las condiciones de AC, lo que evidencia que las diferencias observadas, en el desarrollo de la maduración , entre el eje floral, ápice, y zona del ecuador son más evidentes en condiciones de AC y en especial en las atmósferas enriquecidas en CO2.

La buena correlación entre EFE y CS (rango 0.88-0.91 sugiere que la compresión a deformación constante (no destructivo) podría sustituir a la penetración de la pulpa que es el ensayo tradicional en frutos.

Calidad

La evolución de los parámetros de calidad se puede observar en la Tabla 2. Durante la conservación en atmósfera normal, AN, los sólidos solubles totales, TSS, aumentan mientras que la acidez titulable, TA alcanza un máximo coincidente con el grado de ablandamiento propio de la plena madurez, después de 10 días de conservación a 9ºC.  

En las condiciones de AC se reduce la acumulación de TSS y se inhibe el aumento de TA observado en condiciones de AN. Los niveles de CO2 del 3% reducen en mayor medida la acumulación de ácido málico durante al conservación a 9ºC y 3% de O2.

Tabla 2

En la atmósfera con el 3%O2+3%CO2 se observa una acumulación lenta de TSS alcanzando 21.8% después de 24 días niveles incluso superior a los observados en AN, sin embargo los niveles de TA de 1.8 mg de málico ·g-1 p.f. son muy inferiores a las observados en AN con valores de 3.4 mg de málico. Así mismo, después de 24 días en la atmósfera con el 3% CO2 el fruto permanece con un buen aspecto y color, con un bajo nivel del amarillo (+b).

Modelo predictivo

El  índice de calidad, IC=[SST+AT+(l/b)], fue ajustado a un polinomio de segundo grado en función de la pendiente, CS, del ensayo de compresión (figura 4). La regresión presenta un coeficiente R2=0.89 indicando que el modelo es válido con independencia de las diferentes  condiciones de conservación ensayadas.

                Figura 4. Modelo predictivo de IC=f(CS) a justado a un polinomio de segundo orden indicando los 

             estados de madurez; ripe=maduro,  cuando alcanza el rango de 15-18N de firmeza de pulpa.

El modelo predictivo alcanza un máximo en la plena madurez  (pulpa blanca y cremosa, con un  exótico sabor agridulce y aroma caracteristico de chirimoya), y posteriormente desciende cuando el fruto entra en fase de senescencia (pulpa translúcida, con síntomas de pardeamiento, excesivo dulzor y, muy baja acidez).

Modelo predictivo, IC=29.25+0.04xCS-0.0023xCS2, que puede ser utilizado para predecir la evolución de la calidad de chirimoya en función de la pendiente, del ensayo de compresión del fruto en la zona ecuatorial a deformación de 3mm (ensayo no destructivo), en diferentes condiciones de conservación a 9ºC en AN y AC. 

Choque de CO2. Efecto Residual

Las atmósferas controladas enriquecidas en CO2 tienen un potente efecto residual sobre la Vida Útil de chirimoya cv "Fino de Jete". 

 El pretratamiento con la atmósfera 10%O2+20%CO2 durante 3 días a 8ºC produce un control significativo sobre el proceso de maduración, efecto residual,  que se manifiesta por un incremento de 2 días de la Vida Útil respecto al Control.  Sin embargo, concentraciones del 20% de CO2  durante 9 días a 8ºC inducen "daño por CO2" en chirimoya cv "Fino de Jete".

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Los frutos procedentes de AC con el 10% O2, y el 10%, 15% y 20% de CO2 fueron transferidos a 20ºC después de 3, 6 y 9 días de conservación a 8ºC para estudiar parámetros fisiológicos;  inicio de la síntesis de etileno, ISE,   y producción de etileno, y  de calidad,  tiempo para alcanzar la plena madurez, PM, en función del  pretratamiento de CO2. 

Inicio de la producción de etileno

En frutos conservados en atmósfera normal, AN, (figura 1)  y transferidos a 20ºC  el inicio de la síntesis de etileno, ISE, se acorta  en una relación directa con el aumento del tiempo de conservación a 8ºC. 

El ISE sucede después de 1.5, 1 y 0 días de estancia a 20ºC, después de 3, 6 y 9 días de conservación en atmósfera normal a 8ºC. Es evidente que las  bajas temperaturas retardan pero no detiene la maduración ya que que los frutos después de  9 días de conservacion a 8ºC han iniciado la fase climatérica.   

En condiciones de atmósfera controladas, AC, con elevados niveles de CO2 se observa un portente efecto residual al aumentar el tiempo para el  ISE en frutos transferidos a 20ºC, después de 3, 6 y 9 días de tratamiento a 8ºC.  

En frutos conservados en la atmósfera 10%O2+10%CO2 los tiempos para el inicio de ISE  fueron de 2, 1.5 y 1 días a 20ºC,  después de 3, 6 y 9 días de conservación en AC y 8ºC. Es evidente el retraso en el ISE a 20ºC, por efecto de los elevados niveles CO2 respecto a la conservación en atmósfera  normal a 9ºC.

Figura 1. Inicio de la síntesis de etileno, ISE,  de frutos transferidos a 20ºC

en función de la concentración de CO2 y tiempo de tratamiento

Al aumentar la concentración de CO2 al 15% los tiempos para el ISE fueron de  2, 2 y 2.5  días a 20ºC después de 3, 6 y 9 días de conservación en AC a 8ºC. En tratamientos con la atmósfera; 10%O2+20% de CO2 el ISE ocurre a los 2.5, 2 y 3 días de estancia a 20ºC, después de 3, 6 y 9 días de conservación a 8ºC.

El aumento del tiempo para el ISE, después de 9 días de conservación en las atmósferas con el 15 y 20% de CO2 debe considerarse como un síntoma del inicio de una alteración fisiológica.  Parece evidente que 9 días en niveles de CO2 superiores al 10% podrían ser críticos y causa del inicio de  alteraciones metabólicas irreversibles.

Plena madurez (PM)

Plena Madurez, PM, en chirimoya se alcanza cuando el fruto adquiere una color de piel  verde palido, la pulpa es blanca y cremosa, aromática y con un suave sabor ácido con un elevado contenido de azúcares. La PM es coincidente con el máximo climatérico y cuando la pulpa del fruto alcanza niveles de 15-20N de firmeza con punzón de 8mm de superfice plana en un texturómetro Instron.

En la muestra control (figura 2) los frutos transferidos a 20ºC alcanzan la PM después de 3, 2.5 y 1.5 días después de 3, 6 y 9 días de conservación a 8ºC, es evidente que la conservación  a baja temperatura retarda pero no inhibe los mecanismos asociados a la maduración. 

 

Los resultados confirman el efecto ralentizador pero nunca inhibidor de la maduración por efecto de las bajas temperaturas, siempre que no se induzca  "daño por frío". 

 

Figura 2. Días a 20ºC para la Plena Madurez en función de la

                                                       concentración de CO2 y tiempo de tratamiento

Como se puede observar en la figura 2 los días para la PM aumentan significativamente  en los frutos conservados en AC (efecto residual) y dentro de las diferentes atmósferas con la concentración de CO2. 

Es evidente que el ablandamiento es un mecanismo bioquímico dependiente de la síntesis de etileno, por ello los elevados  niveles  de CO2 (inhibidor competitivo del etileno) son más eficaces que los bajos de O2 para controlar la degradación de la pared  celular en frutos climatéricos como chirimoya.

En los tratamientos con 10% y 15% de CO2 los frutos alcanzan la PM  después de 3 días a 20ºC, con independencia del tiempo de tratamiento. En los frutos tratados con el 20% de CO2  los frutos alcanzan la PM después de 4.5, 4 y 3 días a 20ºC, después de 3, 6 y 9 días de tratamiento a 8ºC, respectivamente. 

 Figura  3. Producción de etileno a 20ºC en la Plena Madurez en función

de la concentración de CO2 y tiempo de tratamiento

En la figura 3 se puede observar los valores de la producción de etileno en la PM observándose un aumento en relación inversa con la concetración de CO2 y directamente proporcional al tiempo de tratamiento a 8ºC. 

En atmósfera normal la producción de etileno aumenta de 4 ul después de 3 días, a 12 y 15uL·Kg-1·h-1 en la PM de frutos transferidos después de 6  y 9 días de conservación a 8ºC.

En frutos tratados en AC la producción de etileno depende directamente de tiempo de tratamiento a 8ºC. Mientras que después de 3 días no se observan diferencias significativas por efecto del CO2, después de 6 y 9 días de tratamientos las AC previas reducen la producción de etileno  en la PM en una relación directa con el nivel de CO2 del tratamiento.  La producción de etileno en la PM a 20ºC, no supera, después del tratamiento con CO2 , valores  de  6uL·Kg-1·h-1 después de 6 o  9 días de tratamiento. 

Es importante señalar que el tratamiento con el 20% de CO2 durante 6 y 9 inhibe prácticamente la producción de etileno y no superan los 2uL·Kg-1·h-1, valores éstos que podrían ser causa de algún desequilibrio irreversible de la maduración, incluso a 20ºC.  

Atendiendo a la síntesis y producción de etileno los resultados han confirmado que las atmóosferas controladas enriquecidas en CO2 tienen un potente efecto residual una vez transferidos a 20ºC, en retardar y reducir la síntesis de etileno en chirimoya. Otros parámetros de calidad deben ser estudiados para confirmar este efecto residual.

Calidad en la plena madurez (PM)

La acumulación de azúcares solubles, determinada  por ºBrix, en la PM  no es afectada ni por el tiempo de tratamiento ni por la concentración de CO2 en la atmósfera.

Figura  4. Contenido de SST en la Plena Madurez en función de la

                                            concentración de CO2 y tiempo de tratamiento

Es evidente que el metabolismo de carbohidratos ya se encuentra en pleno desarrollo en recolección por lo que el retraso del ISE y la reducción drástica de la producción de etileno no afecta al metabolismo de azúcares alcanzando niveles próximos al 20% en la PM con independencia del nivel de CO2  y del tiempo de tratamiento.

Figura 5. Acidez titulable, AT, en la Plena Madurez en función de la

                                            concentración de CO2 y tiempo de tratamiento

La acumulación de ácidez (málico) en la PM es afectada moderadamente por los tratamientos  previos con elevados niveles de CO2  con independencia del tiempo de tratamiento (figura 5). 

Las atmósferas controladas reducen la acumulación de málico  de 2mg de málico en la muestra control a 1.4mg de málico ·g-1 peso fresco en condiciones de AC sin que existan diferencias significativas entre diferentes concentraciones de CO2.

 

Figura  6. Firmeza de pulpa en la Plena Madurez en función de la

                                                   concentración de CO2 y tiempo de tratamiento

La firmeza de pulpa en la PM debe alcanzar valores de firmeza entre 15-20N como se puede observar en la figura 6.  Se observan valores moderadamente superiores en la muestra tratadas con el 20% de CO2 y los valores decrecen de 14 a 8N despúes de 3 y 9 días de conservación a 8ºC.

Sin embargo, debe tenerse en consideración que el tratamiento con la atmósfera  10%O2+20%CO2 durante 9 días produce cambios metabólicos que se manifiestan en frutos transferidos a 20ºC en una maduración irregular e incompleta producida por la alteración fisiológica "Daño de CO2"

El pretratamiento con la atmósfera 10%O2+20%CO2 durante 3 días a 8ºC produce un control significativo del proceso de maduración, efecto residual, que se manifiesta por un incremento de 2 días, respecto al testigo a 8ºC, en la Vida Útil de de chirimoya cv "Fino de Jete".   

La síntesis de etileno es fundamental para desarrollar los mecanismos propios de la   maduración y que deben ser regulados directamente por esta hormona. Los mecanismos especialmente dependendientes de la síntesis de etileno son los que responsables de los cambios de color (síntesis y/o degradación de pigmentos) y de la degradación de la pared celular (ablandamiento). 

Choque de CO2. Efecto sobre el ablandamiento de chirimoya

Efecto de las atmósferas controladas aplicadas en "Choques" con  elevados niveles de CO2 sobre el ablandamiento de chirimoya variedad "Fino de Jete"

Los cambios durante al conservación en AC a 8ºC son muy moderados confirmando la ele- vada eficacia de la tecnologia en controlar los mecanismos asociados a la degradación de la pared celular de una especie muy perecedera como chirimoya. Únicamente se han observado síntomas de alteración fisiológica en la atmósfera del 10%O2+20% de CO2  y después de 9 días de conservación a 8ºC.

Respiración

La respiración hasta los 6 días de conservación se mantiene estable y con valores próximos a 25mg de CO2·k-1·h-1, posteriormente se observa un fuerte incremento en la muestra con el 20% de CO2 mientras en el 10 y 15% de CO2 no se observan  modificaciones significativas.

Valores medios de 25 mg de CO2 fueron observados tambien en la muestra testigo, en los 6 primeros días de conservación, por lo que puede aseverarse que el descenso respiratorio es debido fundamentalmente a las bajas temperaturas. El 10% de O2 es muy elevado para reducir significativamnete la intensidad respiratoria de forma directa.

                                             Figura 1. Efecto de los niveles de CO2 sobre la respiración

                                                                  durante la conservación a 8ºC.

No se observan diferencias después de 9 días de conservación a 8ºC y 10% de O2 entre las atmósferas con el 10% y 15% de CO2 lo que nos sugiere que las bajas temperaturas y nivel de O2 son factores mas decisivos para reducir la respiración que el nivel de CO2.

En la muestra tratada con el 20% de CO2 se observa un drástico incremento de la respiración a a partir del día 8 de conservación a a 8ºC alcanzando valores de 100mg de CO2·Kg-1·h-1 prácticamente el doble del observado en AN a 8ºC. Es evidente la inducción de una alteración fisiológica que deberá ser confirmada al analizar otros parámetros de calidad, especialmente en frutos transferidos a 20ºC.

Producción de etileno, ACC y MACC.

En condiciones de AC enriquecidas en CO2 se observan niveles muy bajos de producción de etileno, prácticamente trazas, durante al conservación en 10% O2 y 8ºC,  por lo que no fueron representados los resultados.

Paralelamente se determinaron los niveles de ACC con resultados similares a los producción de etileno, las atmósferas ensayadas inhibian la síntesis de etileno.  Estos resultados no concuerdan con los observados en manzana en la que los tratamientos con 20% de CO2 producen una acumulación de ACC.

Es decir en las diferentes especies el efecto de CO2 afecta o no ACC-sintasa provocando una acumulación de ACC, sin embargo,  es conocido el efecto inhibidor de la baja disponibilidad de  O2 sobre la ACC-oxidasa (EFE). La actividad de la enzima EFE (enzima formadora de etileno) es altamente dependiente del  nivel de oxígeno

Proteína total

El aumento del contenido de CO2 no tiene un efecto significativo sobre el nivel protéico, esopecialmente en la fracción insoluble con valores de  1-1.5 mg·g-1 de peso fresco. La fracción soluble presenta diferencias más importantes con aumentos hasta alcanzar 2mg·g-1 de peso fresco en las atmósferas con el 15 y 20% de CO2, y el 10% de O2,  y  temperatura de 8ºC. 

                                                  Figura 2. Efecto de los elevados niveles de CO2 sobre la

                                                        síntesis de proteína durante al conservación a 8ºC.

No fue observado un descenso en la proteína total por efecto de la AC, respecto a  la AN, como debería suceder por efecto de los elevados niveles de CO2 en controlar la síntesis de etielno y los mecanismos asociados a la hormona.


Actividad de PG y CX

La actividad de poligalacturonasa, PG, durante al conservación a 8ºC presenta perfiles claramente diferenciados en función del nivel del CO2 experimentado. En el 20% de CO2 los valores son continuammnete crecientes cuadruplicando la actividad inicial en recolección, valores estos más próximos a la conservación a 8ºC en AN, que  a al resto de las AC ensayadas.

  

                                                Figura 3. Efecto de los elevados niveles de CO2 sobre

                                                    la actividad de PG y Cx durante la conservación a 8ºC

La actividad de PG únicamente se mantiene controlada y moderada en la atmósfera 10%O2+10%CO2 a 8ºC, ya que en la atmósfera con el 15% de CO2 la actividad de PG aumenta hasta el día 6 para posteriormente decrecer, alcanzando valores similares al del 10% después de 9 días de conservación a 8ºC..

                                                

La actividad de celulasa, Cx, aumenta de forma continua en las atmósferas con mayor contenido de CO2 alcanzando valores del 60% respecto al observado en AN y 8ºC. Es evidente que existe una cierta reducción, pero no similar a la de atmósfera con el 10% de CO2 

Las condiciones de AC; 10%O2+10%CO2, y 10%de O2 a 8ºC son las condiciones idóneas para controlar la actividad de PG y Cx durante la conservación a 8ºC de chirimoya. Es evidente que la reducción de la actividad de las enzimas claves retardarán el ablandamiento de la variedad "Fino de Jete" durante la conservación a 8ºC. 

  

Calidad

La calidad durante la conservación sufre cambios poco significativos y únicamente se observa una acumulación de azúcares solubles, SST,  del 9  al 17%, respecto a los valores de recolección. La firmeza sufre cambios aleatorios y la acumulación de ácidos prácticamente es inhibida.

Figura 3. Efecto de los elevados niveles de CO2 sobre la firmeza, SST t AT durante la conservación a 8ºC

Los choques con elevados niveles de CO2 superiores al 10% inhiben la acumulación de ácidos orgánicos, propios de la maduración de chirimoya, y del ablandamiento del fruto durante la conservación a 8ºC.

Únicamente se observa la acumulación de azúcares solubles durante la conservación a 8ºC, evidenciando el menor efecto de los elevados niveles de CO2 sobre el metabolismo de carbohidratos. 

El bloqueo parcial de ciertos mecanismos de la maduración (ácidos y firmeza) debe ser confirmado en frutos transferidos a 20ºC, para determinar el grado de reversibilidad de la alteración. 

Los cambios durante al conservación en AC a 8ºC son muy moderados lo que nos confirma la elevada eficacia de esta tecnologia para controlar los mecanismos asociados  a la degradación de la pared celular de una especia muy perecedera como chirimoya. Únicamente se han observado síntomas de alteraciones fisiológicas en la atmósfera del 20% de CO2 y después de 9 días de conservación a 8ºC.



Choque de CO2. Efecto sobre metabolismo carbohidratos

Efecto de los elevados niveles de CO2 sobre el metabolismo de azúcares y ácidos orgánicos durante la  post-maduración de chirimoya cv Fino de Jete.

Las atmósferas controladas con elevados niveles de CO2; 10, 15 y 20%, y un 10% de O2, reducen la actividad de invertasas y la acumulación de azúcares solubles durante la conservación a 8ºC, respecto a la atmósfera normal. Así mismo, retrasan la acumulación de málico y cítrico mientras que estimula la acumulación de fumárico en una relación directa con la concentración de CO2.  El contenido de ácido fumárico está directamente relacionado con el nivel de CO2 de la atmósfera, durante la conservación a 8ºC, en chirimoya.

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Ácidos orgánicos

La evolución de ácidos orgánicos durante al conservación a 8ºC en función del nivel de CO2 en la atmósfera controlada, AC, se puede observar en la tabla 1. Tanto los ácidos orgánicos como los azúcares solubles fueron determinados por HPLC.

En atmósfera normal, AN, se observa una acumulación significativa de málico y fumárico, mientras que el contenido de cítrico sufre cambios muy moderados durante la conservación a 8ºC.

El contenido de málico, en condiciones de AC, se acumula más moderadamente que en aire alcanzando después de 9 días de conservación valores un  40% inferiores respecto al testigo, con indepedencia de la concentración de CO2.

En contenido de cítrico que se acumula moderadamente en aire desciende  su contenido en condiciones de AC sin que este descenso sea significativo respecto los valores iniciales.    

La evolución del fumárico sufre una fuerte acumulación por efecto de la concentración de CO2 durante al conservación a 8ºC. Después de 9 días  de conservación a 8ºC se observan valores superiores de fumárico en un 14, 50 y 70% respecto al aire en las  muestras tratadas con el 10, 15 y 20% de CO2 , respectivamente.

 

En condiciones ambientales, atmósfera normal, AN, los ácidos orgánicos aumentan durante la conservación a 8ºC, siendo los cambios muy moderados en el contenido de cítrico. No se han observado diferencias significativas entre el contenido de cítrico en AN y en las diferentes concentraciones de CO2 ensayadas. La acumulación de málico se retarda mientras que la de fumárico se estimula, por efecto del aumento de concentración de CO2 en la atmósfera,  durante la conservación con el 10% de O2 y 8ºC.

Azúcares solubles

Los azúcares solubles mono y disacáridos se acumulan durante la conservación a 8ºC en atmósfera normal, AN. Después de 9 días de conservación a 8ºC en AN no se observan diferencias significativas entre los contenidos de glucosa y fructosa.

 

El contenido de sacarosa reduce su acumulación, durante la conservación a 8ºC, por efecto de los elevados niveles de CO2 en AC. Después de 9 días de conservación a 8ºC se observan valores más elevados en el 10% CO2 (32%) frente a un 45% en el 15 y 20% sin que se observen diferencias significativas entre ambos.

El contenido de glucosa y fructosa disminuyen por efecto del tratamiento de CO2 , y después de 9 días de conservación a 8ºC, no se observan diferencias significativas por efecto de la concentración de CO2 de la atmósfera.  

Los azúcares solubles totales alcanzan valores del 12.8, 8.5, 8.1 y 9.2%  en aire y frutos tratados con el 10, 15 y 20% de CO2, respectivamente, después de 9 días de conservación a 8ºC.

Actividad de invertasa

La actividad enzimática de invertasas tanto solubles como de pared aumenta, en AN,  durante la conserbvación a 8ºC. Después de 9 días de conservación la actividad especifica de la invertasas solubles y de pared  celular son 8 y 2.5 veces , respectivamente respecto a los valores iniciales.

La actividad total de invertasa tiene un perfil similar y alcanza después de 9 días de conservación valores  actividad específica 4 veces superiores a alos observados en recolección. Los cambios son especialmente drásticos después de 6 días de conservación a 8ºC.

En condiciones de atmósfera controlada, AC, no suceden cambios importantes ni de la invertasa soluble ni la pared celular ni tan siquiera después de 9 días de conservación con indepedencia de la concentración de CO2 en la atmósfera (figura 1).

Los contenidos de sacarosa, glucosa y fructosa no están directamente relacionados con la actividad de invertasa en chirimoya conservada a baja temperatura y en AC, con elevado nivel de CO2 en la atmósfera.

Los azúcares totales decrecen únicamente un 1.3 veces en condiciones de AC mientras que al actividad total de invertasa aumenta 4 veces respecto a los valores iniciales, es evidente que no son mecanismos unívocos.

La descoordinación en los mecanismos de la maduración de frutos climatéricos por efecto de las tecnologías postcosecha han sido puesta de manifiesto por numerosos  investigadores. La actividad in vitro de invertasa soluble e insoluble en un extracto crudo de fruto a 8ºC se reduce un 60% y un 30%, respectivamente, respecto a la actividad observada a 20ºC.

Las diferencias observadas entre mecanismos asociados a la maduración podrían explicarse por una descoordinación producida por la menor  sensibilidad a las bajas temperaturas de la conversión de almidón en sacarosa, que la acumulación de glucosa y fructosa.   

Efecto de las bajas temperaturas sobre la maduración de chirimoya (Annona cherimola Mill.)

Efecto fisiológico y bioquímico de las bajas temperaturas en chirimoya

 cv "Fino de Jete"

Las bajas temperaturas afectan esencialmente a la síntesis de etileno y la integridad de la pared celular (ablandamiento). En estas condiciones, la maduración complementaria en cámara a 20ºC sería necesaria para estimular el ablandamiento y la acumulación de ácidos como ocurre en frutos madurados a 20ºC.

Chirimoya no alcanza la Plena Madurez después de 9 días de conservación a 8ºC debido a los bajos niveles de síntesis de etileno y el retraso en los mecanismos dependientes como el ablandamiento (degradación de la pared celular), sin embargo sí alcanza niveles óptimos de azúcares solubles.

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                                          Instalación de régimen de flujo continuo de aire
                                                               en  cámara de maduración a 20ºC.
                                     
.

Se analizan los cambios  fisiológicos y bioquímicos durante la conservación  a 8ºC (temperatura crítica) de chirimoya cv "Fino de Jete". Se comparan los resultados con los obtenidos en "maduración postcosecha".

Patrón respiratorio y de producción de etileno

La respiración durante la conservación a 8ºC aumentat moderadamente hasta los 8 días para en  fechas posteriores aumentar rápidamente, 25-30 mg de CO2·Kg-1·h-1,  alcanzando un máximo, 58mg de CO2·Kg-1·h-1, frente 180 mg de CO2 máximo alcanzado a 20ºC (figura 1).

Es evidente que las bajas temperaturas reducen drásticamente la respiración (70%) y retardan el máximo climatérico de 4 días a 20ºC a 8 días a 8ºC.  

                    Figura 1. Intensidad respiratoria y producción de etileno durante al conservación a 8ºC

La producción de etileno inicia su detección a partir del 3er día aumentando moderadamente hasta los 6 días de conservación a 8ºC (valores medios inferiores a 0.25uL·Kg-1·h-1). En fechas posteriores aumenta drásticamente hasta alcanzar niveles inferiores a 1.5uL de C2H4 después de 9 días de conservación a 8ºC.  

El descenso de temperatura de 20ºC a 8ºC reduce un 70 y 75% la intensidad respiratoria y producción de etileno, respectivamente.

Las bajas temperaturas afectan esencialmente a la síntesis de etileno y la integridad de la pared celular.

Efecto bioquímico. Patrón de proteínas

La proteína total aumenta durante la conservación a 8ºC siendo el aumento más significativo en la fracciósn insoluble (figura 2)

                                Figura 2 Contenido en proteína soluble e insoluble durante la conservación a 8ºC

En contenido de proteína en la fracción soluble permanece más estable que en la fracción insoluble. Es evidente que los procesos de síntesis están muy controlados a bajas temperaturas.

Las enzimas responsables de la degradación de la pared celular (figura 3A) aumentan durante la conservación a 8ºC siendo el aumento más significativo en las Poligalacturonasas, PG,  (71%), respecto a los valores iniciales . 

La evolución de celulasas, Cx,   no supera el 55% después de 9 días de conservación a 8ºC. El aumento de PG coincide con un fuerte incremento de las respiración y de la producción de etileno (figura 3A).

         Figura 3. Actividad de PGy Cx,  e Invertasa soluble e insoluble durante al conservación a 8ºC

La actividad máxima a 8ºC no supera el 60% y 40% respecto a la observada a 20ºC (maduración)  de PG y Cx, respectivamente. 

Si analizamos la evolución de invertasa (figura 3B) podemos observar que mantiene niveles muy estables hasta los 6 días de conservación para en fechas posteriores aumentar rápidamente tanto en la fracción soluble como insoluble.

El aumento a partir del sexto día es más intenso (mayor pendiente) en la fracción soluble. La invertasa es la enzima que degrada sacarosa (hidrólisis) y genera sustratos para la respiración. Estos resultados son coincidentes con el aumento respiratorio, máximo climatérico.

Efecto sobre componentes químicos

En contenido de ACC (precursor del etileno) aumenta para alcazanr un máximo después de 6 meses de conservación a 8ºC. A partir de los 6 días se inicia la síntesis autocatalítica de etileno que se manifiesta por un drástico incremento. Los valores máximos de ACC alcanzados de 0.8 nmoles·g-1 de peso fresco, suponen un 50% de los niveles alcanzados a 20ºC (figura 4).

                   Figura 4.  Evolución del contenido de ACC y azúcares solubles durante al conservación a8ºC .

El aumento en el contenido en ACC estimula la síntesis de etileno y coincide con drástico aumento de las producción de etileno después de 6 días de conservación a 20ºC (figura 4A).

La evolución de MACC las concentraciones no varían con la maduración. Los resultados sugieren que la temperatura no afecta ni en los niveles ni en la evolución del MACC. Y, que las actividades de ACC-sintasa y ACC  malonil-transfera no son afectadas por la bajas temperaturas

Evolución de azúcares solubles. Los azúcares se acumulan durante al conservación a 8ºC.  Monosacáridos se acumulan más lentamente que a 20ºC pero alcanzan niveles similares a los máximos observados durante la maduración a 20ºC (figura 4B). La sacarosa se acumula incluso después de 9 días de conservación a 8ºC, no se observa un máximo después de 3 días como ocurre en la maduración a 20ºC.

Calidad

La firmeza de pulpa decrece de forma continuada durante al conservación a 8ºC. La mayor velocidad de ablandamiento ocurre entre los 3 y 6 días de conservación a 8ºC, y después de 9 días de conservación el fruto mantiene niveles de firmeza de 75N frente a 10-15 N (3 días a 20ºC) que deberían ser propia de la Plena Madurez. 

Los bajos niveles de producción de etileno, inferior a  1.5uL por kilogramo y por hora,  podría justificar la baja velocidad de ablandamiento, después de 9 días a 8ºC,  frente a 5uL por kilogramo y  hora después de 4 días de post-maduración a 20ºC.

  Figura 5. Evolución de Firmeza, SST y AT durante la conservación a 8ºC

Los sólidos solubles totales, SST, aumenta durante la conservación a 8ºC hasta alcanzar un máximo de 20% después de 9 días de conservación a 8ºC, coincidente con valores muy bajos de acidez. Las bajas temperaturas podrían inhibir la conversión de azúcares en ácidos órganicos (málico) durante la conservación a 8ºC.

Chirimoya no alcanza la  Plena Madurez después de 9 días de conservación a 8ºC debido a los bajos niveles de etileno y el retraso en los mecanismos dependientes como el ablandamiento (degradación de la  pared celular) y la acumulación de ácidos orgánicos, sin embargo si se alcanzan niveles óptimos de azúcares solubles.

En esta condiciones la maduración complementaria en cámara a 20ºC sería necesaria para estimular el ablandamiento y la acumulación ce ácidos como ocurre en frutos madurados a 20ºC. 



Atmósferas Controladas. Efecto residual

Efecto residual de las atmósferas enriquecidas en CO2

 sobre la Vida Útil de Chirimoya

En chirimoya cv 'Fino de Jete' tratamientos con atmósfera 10%O₂+20%CO₂ durante 3 días ejerce un potente efecto residual sobre la producción de etileno, y en consecuencia sobre el ablandamiento, después de ser transferida a condiciones normales (20°C).  Este efecto residual retarda la síntesis de etileno y el ablandamiento, e incrementa al menos en un 50% la vida útil de comercialización (shelf-life) de chirimoya respecto al tratamiento frigorífico tradicional . Sin embargo, tiempos superiores a 6 días con el 20% de CO2 producen "Daño de CO2"
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Fotografía 1. Cuadro de manejo de cabinas de atmósferas controladas dentro de las cámaras frigoríficas

Antecedentes

El efecto más acentuado de las AC fue detectado en manzana 'Golden Delicious' por la  drástica, redución de la respiración, producción de etileno y ablandamiento, y en suma su acción beneficiosa al prolongar el periodo comercial de conservación.en las atmósferas con elevado nivel de CO₂ (15-20%)

Los frutos subtropicales por su elevada sensibilidad a las bajas temperaturas son unos buenos candidatos para la aplicación de atmósferas controladas, con elevado contenido de CO2,  para retardar el ablandamiento, a una temperaturas moderadas para evitar el "daño por frío", y mejorar la "Vida Útil"

Respiración

En figura 1 se pueden observar los valores de respiración a 20ºC y condiciones ambientales después de 0, 3, 6 y 9 días de conservación en diferentes atmósferas controladas, AC, a 8ºC. Fueron establecidads las muestras, testigo, 21%O2+0%CO2; 10%O2+10%CO2; 10%O2+15%CO2; 10%O2+20%CO2 

En la muestra Testigo (Figura 1-A) se alcanza el máximo climatérico después de 3 días a 20ºC y detectando producción etileno (OEP) después de 2 días de post-maduración a 20ºC.en las muestras transferidas después de 3 , 6 y 9 días se observa un adelanto del máximo climatérico y de la deteccción producción de etileno (OEP).

La conservación a 8ºC, (Figura1-A) en condiciones ambientales retarda la maduración pero el fruto continua sus procesos vitales. La respiración a 8ºC aumenta a partir de los 6 días de 15 mg de CO2  y alcanza después de 9 días niveles de 54mg de CO2·K-1·h-1. que sugiere la entrada en una fase de desorganización (senescencia)

En la conservación en AC a 8ºC la intensidad respiratoria se reduce a 20 mg de CO2 (atmósferas con 10 y 15% de CO2) mientras que en la muestra con el 20% de CO2 aumenta hasta 90 mg de CO2·K-1·h-1 después de 9 días de conservación a 8ºC. Estos resultados indican que atmósferas con el 20% de CO2 (figura 1-D) no son idóneas para conservaciones  a largo plazo ya que induce una alteración  metabólica que se manifiesta por un incremento de la respiración

En frutos transferidos a 20ºC después de 3, 6 y 9 días en AC se observa un importante efecto residual, reduciendo el aumento respiratorio después de ser transferidos a 20ºC. Retardan el máximo climateríco respecto al Testigo,  sin embargo los valores absolutos de la intensidad respiratoria son muy similares y próximos a 200 mg de CO2·Kg-1·h-1. 

  
Producción de etileno

Los perfiles de producción de etileno en función del tiempo de conservación y de la AC presenta diferencias muy significativas, y claramente diferenciadas a las observadas en los perfiles de respiración (Figura 2)

En la muestra testigo (Figura 2-A) se puede observar que la producción de etileno es muy baja , 2ul C2H4 ·Kg-1·h-1, prácticamente trazas en condiciones de AC con independencia del contenido de CO2, después de 9 días de conservación a 8ºC.  

En la muestra testigo el inicio de la síntesis de etileno es inversamente proporcional al tiempo de conservación, sin embargo el máximo de etileno después de 4 días a 20ºC es directamente porporcional al tiempo de conservación a 20ºC.

El inicio de la sínteis de etileno (OEP) sucede después de 1.3, 0.6 y 0d a 20ºC mientras que los valores de etileno alcanzan 13, 37 y 65uL·Kg-1·h-1 después de 3, 6 y 9 días de conservación a 8ºC, respectivamente.

En condiciones de AC la producción de etileno es prácticamente nula y en frutos transferidos a 20ºC el OEP es inversamente proporcional al tiempo de conservación como sucedió en la muestra testigo. Después de 4 días de post-maduración a 20ºC existen diferencias significativas de la producción de etileno entre el 10 y 15% de CO2 (11-16uL·Kg-1·h-1) frente a la muestra con el 20%CO2 (1.5-3.8uL·Kg-1·h-1), siendo constante el oxígeno 10% y 8ºC de temperatura.

La muy baja producción de etileno a 20ºC, después de 3 días en la atmósfera 10%O2+20%CO2, sugiere un bloqueo de la síntesis de nuevas enzimas esenciales para la síntesis de etileno (EFE) como ocurre en aguacate.

Conservación

En la muestra testigo, AN,  los frutos alcanzan la plena madurez (PM=ripe) después de 3 días de post-maduración a 20ºC, es decir maduran después de 4 días desde la recolección.

En la "plena madurez" (PM)  la piel vira de un color verde intenso a un verde-pálido, la pulpa es blanca y cremosa, y se desarrolla un sabor, dulzor-acidez equilibrado,  y un aroma muy específico de las annonas. De las annonas chirimoya es la que en la plena madurez alcanza una mayor calidad de consumo por su sabor y textura. En la sobremaduración los frutos son dulzones sin acidez y la pulpa se vuelve translúcida y de color pardo (senescencia)

Después de 9 días de conservación a 8ºC se duplica el contenido en sólidos solubles totales, TSS, mientras que firmeza de piel y pulpa, y acidez, TA sufren cambios muy moderados (datos no mostrados).

Los niveles más bajos de  TSS  se observan en condiciones de AC, después de 9 días de conservación a 8ºC,  sin que se observen diferencias significativas entre las diferentes AC ensayadas.

No se observa una modificación significativa, casi bloqueo, de la firmeza de piel y pulpa después de 9 días a 8ºC con independencia del nivel de CO2 de la AC (datos no mostrados). Es evidente la descoordinación de entre mecanismos asociados a la amduración de chirimoya. 

Estos fallos de coordinación se justificarían por la existencia de mecanismos bioquímicos dependientes o no de la síntesis de etileno en el procesos de maduración de chirimoya como ocurre en aguacate.

Efecto residual

En la tabla se pueden observar las características de los frutos en la "plena madurez" (ripe) en función del tiempo de conservación y composición de la atmósfera.

En frutos conservados en atmósfera normal, AN, el tiempo para alcanzar la PM decrece paralelamente al aumento del tiempo de conservación a 8ºC, sin embargo el nivel de producción de etileno aumenta con el tiempo de conservación a 8ºC (Figura 2-A). Sin embargo, el tiempo de conservación a 8ºC no afecta los valores ni de firmeza,  ni de TSS y TA  en la plena madurez, PM (Tabla I)

En todas las muestras los frutos ablandan una vez que son transferidos a 20ºC durante la post-maduración a 20ºC con indepedencencia del tiempo de conservación y de la composición de la atmósfera.

En frutos en la PM se observan valores superiores de la resistencia a la rotura de la piel en las  AC  y en especial en la atmósfera con el 20% de CO2.  Valores  0.30, 0.67, 0.68 y 0.78N han sido observados en aire, 10, 15 y 20% CO2 , respectivamente,  después de 9 días de de conservación.

En la PM no se observan diferencias ni en firmeza de pulpa, TSS y TA  ni por efecto del tiempo de conservación ni por el nivel de CO2  del 10% o 15% en la atmósfera. El estado PM fue alcanzado al 3er día a 20ºC en frutos previamente almacenados por diferentes periodos con el 10 o 15% de CO2. 

En frutos conservados en el 20% de CO2 se observa un aumento en el tiempo para alcanzar la PM. Después de 6 días de onservación a 8ºC la muestra tratada con 20% de CO2 necesita 4 días frente a 2.5 en el testigo, para alcanzar la PM durante la post-maduración a 20ºC.

Es evidente que frutos tratados con el 20% de CO2 mantiene mejor la calidad durante la post-maduración a 20ºC sin embargo el tratamiento durante 9 días produce "daño por CO2" que se manifiesta por un bloque de la síntesis de ácidos orgánicos, excesivo dulzor y un sabor "amargo" posiblemente debido a productos propios de la anaerobiosis.

Fue confirmado un importante efecto residual de la atmósferas enriquecidas en CO2 beneficioso por retardar  el tiempo para la PM y mantener  valores superiores de firmeza de piel, lo que puede tener gran interés técnico a la hora de tener mayor resistencia a los daños mecánicos en el manejo, envasado y ditribución. No fueron observadas diferencias entre el 10 y 15% de CO2. El tratamiento idóneo es la atmósfera 10%O2+20%CO2, siempre que no se superen los 6 días de conservación a 8ºC.