Unidad I. Conceptos Básicos de la Fisiología Fisiología Pre y Post Post Cosecha. 1. Factores Pre Cosecha que afectan los procesos durante el manejo post cosecha.
INTRODUCCIÓN En las sociedades con un elevado nivel económico la calidad de los productos agroalimentarios se convierte en el principal factor de preferencia del consumidor. En estas economías de abundancia el aumento de la renta provoca cambios en el consumo y su incremento en la demanda de productos de calidad superior. En el pasado, la evolución de la calidad se circunscribía generalmente al producto, y se consideraba escasamente el punto de vista del consumidor. Sin embargo, en la actualidad este concepto dual ha quedado obsoleto, ya que en realidad es difícil separar ambos aspectos. Por ello es necesario considerar por un lado la calidad del producto en si mismo, pero considerando de forma relevante que quien tiene la última palabra es el consumidor, ya que de él depende la aceptación final. Esta nueva situación determina que el criterio de calidad de una fruta y hortaliza en concreto debe estar en consonancia con el concepto de calidad que de él tiene el consumidor. 92 De los diferentes atributos que engloban la calidad han adquirido una especial relevancia los relacionados con los aspectos sensoriales y nutricionales, por ser sobre los que han dirigidos sus exigencias los consumidores. Tanto la calidad organoléptica como la nutritiva son reflejo de la composición química del fruto, ya que determina las características sensoriales que evalúa directamente el consumidor con sus sentidos, color, aroma, sabor y textura y el valor nutritivo al proporcionar los nutrientes esenciales para la salud del mismo, proteínas, hidratos de carbono, vitaminas, minerales, etc. Para la obtención de producciones de calidad se requiere un adecuado crecimiento de la planta y desarrollo del fruto durante el periodo precosecha. Los diferentes factores que controlan estos complejos procesos determinan la calidad del producto en el momento de la recolección e igualmente su comportamiento y vida comercial útil durante la poscosecha. Los factores precosecha que influyen sobre la calidad son muy diversos y están interrelacionados entre si. Unos dependen intrínsecamente de la propia planta y son la integración del flujo de energía, agua y nutrientes y otros son de tipo genético, ambiental y de cultivo. El interés científico y las repercusiones económicas sobre el sector agroalimentario han motivado que se dedicara una especial atención al estudio de los factores precosecha que afectan a la calidad y su repercusión sobre la conservación de frutas y hortalizas. Sin embargo a pesar de la amplia bibliografía que se dispone, son numerosos los resultados contradictorios, tal vez debido a la complejidad y a los múltiples factores que inciden sobre la composición química del fruto. Es precisamente esta la que determina la calidad sensorial y nutricional y el comportamiento del fruto durante la posrecolección. También regula el desarrollo de desórdenes fisiológicos durante la conservación frigorífica que afectan a la calidad, y a la vida comercial útil.
Factores agronómicos Una nutrición vegetal adecuada y equilibrada es esencial para el desarrollo de la planta y consecuentemente sobre la calidad del fruto por su característica de órgano sumidero. Tanto el contenido de un nutriente como el equilibrio entre dos o más pueden afectar al crecimiento y estado fisiológico del fruto, pudiendo originar alteraciones tanto por deficiencia como por una dosis excesiva. Aunque se ha estudiado la incidencia de numerosos macro y microelementos sobre la calidad, los que han despertado un mayor interés ha sido nitrógeno, calcio, al participar de forma activa en numerosos procesos metabólicos. El contenido de nitrógeno está directamente relacionado con la síntesis de proteínas y carotenoides, pudiendo afectar a la coloración del fruto, tanto a nivel de la piel como de la pulpa. Un exceso del mismo provoca una disminución de la coloración de la pulpa en melocotón y nectarinas, mientras que una deficiencia induce en la pera la aparición de manchas. Con respecto al aroma se observa un efecto similar, ya que este parámetro sensorial mejora en manzana y pera cuando la dosis de nitrógeno es alta y baja respectivamente. 93 En general se considera que un contenido excesivo de nitrógeno se traduce por una mayor producción foliar a costa de una menor calidad el fruto. Esto afecta no solo a parámetros nutricionales como vitamina C y aminoácidos esenciales, si no también a la textura en posrecolección, tamaño e incluso provoca retrasos en la maduración en los frutos de hueso. El calcio es el elemento que con más frecuencia se ha relacionado con la calidad de los productos hortofrutícolas y en especial con la textura, debido a que participa en numerosos procesos del desarrollo y en el mantenimiento de la estructura de la pared celular, por su capacidad para establecer enlaces iónicos con los grupos carboxilatos de las pectinas. (Poovaiah et al., 1988). Este catión es responsable de un elevado número de alteraciones fisiológicas o fisiopatías que se pueden manifestar durante el crecimiento del fruto en la planta o posteriormente en la posrecolección. Todas ellas tienen una repercusión económica importante, ya que las producciones afectadas no son comercializables. Como más representativos se pueden citar la v itrescencia en melón “blossom end rot” en tomate y pimiento, “bitter pit” en manzana y “black Herat” en apio. Estos efectos
pueden acentuarse si en el frutos los niveles de potasio o nitrógeno son altos o bajo los de fósforo (Beverly et al., 1993). Otros factores agronómicos como las características del suelo, textura, drenaje, y disponibilidad de nutrientes afectan sobre todo al tamaño y aspecto externo del fruto. Aunque algunas prácticas agrícolas como la poda y aclareo se han relacionado con el tamaño, se ha observado que el aumento de la relación “hoja/fruto” induce un aumento de
aromas en manzana. Uno de los factores que condicionan la calidad en el momento de la recolección y durante la conservación es el contenido y momento de aplicación del agua de riego. La importancia de la disponibilidad y humedad relativa ambiental están condicionada por los gradientes de potencial hídrico entre el tejido vegetal y el aire, ya que cuando la planta
pierde agua se produce un flujo de la misma hacia las hojas, disminuyendo el aporte hídrico y de nutrientes al fruto. Cuando la pérdida de humedad es elevada, del orden del 5%, el turgor celular puede verse afectado y en consecuencia la textura puede disminuir sensiblemente, sobre todo en los vegetales de hoja como espinaca y lechuga (Shacked et al., 1991). El sistema y momento del aporte hídrico también afectan a la calidad y la aparición de fisiopatias y podredumbres durante la posrecolección. El riego presenta el dilema de tener que escoger entre producción y calidad, ya que mientras un estrés acusado de agua induce su reducción, cuando es ligero solo es negativo para la producción, pero mejora algunos atributos de la calidad y sin estrés hídrico ocurre lo contrario. Cuando el riego se realiza en fechas próximas a la recolección se observa un aumento de tamaño y dilución de los componentes celulares, con la consiguiente pérdida de calidad sensorial, rajado y agrietado de los frutos. Factores ambientales Aunque en el cultivo en campo, la mayoría de los factores ambientales son difícilmente modulables, se ha comprobado que tienen una gran influencia en la calidad y valor nutricional de numerosos productos agrarios, tanto por efecto de la intensidad y calidad de la luz que reciben, como por las temperaturas a los que están expuestos, contenido de CO2 en el ambiente, etc. 94 Uno de los factores climáticos que más afectan a la calidad del fruto son las altas temperaturas en el periodo precosecha, pudiendo originar un amplio abanico de alteraciones. La magnitud del daño depende de la temperatura, tiempo de exposición, estado de desarrollo del fruto, etc. Los efectos directos inducen daño en las membranas celulares, proteínas y ácidos nucleicos y los indirectos inhibición de la síntesis de pigmentos o degradación de los ya existentes, produciéndose una amplia gama de síntomas de escaldado y quemaduras. En manzanas, fresas y peras se ha puesto de manifiesto una relación indirecta entre la temperatura y la firmeza, manteniéndose o aumentando cuando el nivel térmico no es alto. (Sams, 1999). En algunos casos se aprecian efectos globales que afectan a la maduración, inhibiéndola o acelerándola, como en plátano y calabaza respectivamente, o incrementando la desecación por pérdida acelerada de agua, originando alteraciones en aspecto externo e interno del fruto. Algunos de estos efectos pueden verse amplificados cuando las altas temperaturas están asociadas a una radiación solar intensa, afectando no solo a las alteraciones de color, pardeamientos, si no también a las propiedades organolépticas debido a cambios en el contenido en sólidos solubles y acidez valorable. La calidad nutricional también puede sufrir modificaciones, en función el cultivo, del contenido vitamínico, ya que en general temperaturas inferiores a 20 ºC favorecen el aumento de la vitamina C y las del grupo B, mientras que en tomate la acumulación máxima tiene lugar entre 27 y 30 ºC (Shewfelt, 1990). En cítricos se ha observado que el clima tiene una influencia acusada sobre determinados parámetros físico-químicos responsables de la calidad. Así, comparando el tipo mediterráneo, noches frías y lluvias escasas, con el tropical, caracterizado por noches
templadas y lluvias abundantes, los frutos producidos en el primero presentan una mejor coloración de la piel, acidez más elevada, menor contenido de azúcares, piel más gruesa y mínimas alteraciones fúngicas, que los producidos en el segundo. En pomelo se ha encontrado que cuanto menor es el diferencial término entre el día y la noche mayores son los contenidos en zumo, azúcares y vitamina C y mientras en las zonas cuyas temperaturas mínimas han tenido menor persistencia, que coinciden con menor número de días por debajo de 4 ºC, presentan las mejores características físicas (Llorente et al., 1976). Factores genéticos Se considera que el genoma es responsable del funcionamiento de la planta en relación con las condiciones medioambientales y que el logro del fruto de calidad depende en definitiva del comportamiento de una variedad en un medio externo determinado. Los trabajos realizados en mejora vegetal clásica han puesto en evidencia que el genoma se expresa de forma muy fragmentada alo largo de la vida del árbol y parece ser que solo es requerido menos del 10% del mismo. En estas circunstancias parece lógico pensar que en lo que respecta a la calidad del fruto solo estará implicada una parte más limitada del mismo y durante un periodo de tiempo más corto. (Audergon et al., 1991). La variabilidad genética de un cultivar, dentro de una misma especie, es relativamente amplia, por lo que la selección de la más apropiada es de vital importancia para la calidad del producto final. Es importante considerar que inicialmente el genoma nos va a determinar cuantitativa y cualitativamente no solo los parámetros responsables 95 de la calidad organoléptica y nutricional, si no también otros que repercuten sobre la aptitud del fruto a evolucionar tras la recolección y su capacidad de conservación. Ante esta variabilidad la selección varietal es esencial, ya que la obtención de un fruto de calidad dependerá de su potencial genético y de las condiciones ambientales y de cultivo. Recientemente, las técnicas de biología molecular se han convertido en una alternativa, complementaria a la genética clásica, para mejorar los atributos de calidad y prolongar la vida comercial útil en poscosecha. El desarrollo de líneas transgénicas ha permitido en algunos frutos, como melón y tomate, el control hormonal de procesos fisiológicos y bioquímicos que tienen lugar durante la maduración y que determinan algunos de los atributos de calidad. Factores fisiológicos El estado de madurez en la recolección tiene un papel esencial en la composición química del fruto y por lo tanto en los atributos de calidad. Es precisamente durante la maduración cuando tienen lugar una serie de eventos bioquímicos y estructurales que hacen que se produzcan cambios importantes en los constituyentes, que hacen que el fruto alcance las características sensoriales óptimas para el consumo. Pero lamentablemente una vez que se ha alcanzado este momento se inicia, por lo general la senescencia y la degradación de los tejidos y de la calidad sensorial y nutritiva. A pesar de que se ha intentado establecer parámetros que permitan seguir la evolución de la maduración en la mayoría de los frutos, no se han podido establecer “índices de madurez” que permitan determinar el momento de recolección.
Además, la existencia de dos pautas de maduración, climatéricas y no
climatéricas, y su diferente comportamiento en poscosecha dificulta la posibilidad de optimizar el momento de la recolección con la calidad y la capacidad de conservación. En efecto, las especies climatéricas el aumento de la síntesis de etileno es responsable del inicio de la maduración, dotando al fruto de un mayor potencial para su regulación y de la posibilidad de continuar el proceso una vez recolectados, siempre y cuando haya adquirido la “capacidad para madurar”. Este compo rtamiento permite flexibilizar su recolección, ya que se puede realizar durante un periodo de tiempo, en función de que su comercialización se efectúe inmediatamente o tras la conservación frigorífica. En los no climatéricos la posibilidad de actuación es muy limitada, ya que carecen de esta capacidad y deben recolectarse cuando han alcanzado su calidad de consumo. Independientemente de estas diferencias, es importante tener en cuenta que la maduración se trata de un evento programado genéticamente que implica la expresión de genes específicos, con síntesis de enzimas de “novo” y “silenciación” de otros. Al se un
mecanismo activo gobernado por el genoma, la selección varietal adquiere una gran importancia. Es evidente por un lado, que los atributos sensoriales, color, sabor, textura y aroma y por otro los compuestos responsables de los aspectos nutricionales serán diferentes en función del momento de la recolección, determinado la calidad en dicho momento y su evolución en la posrecolección. Una recolección temprana permite que el fruto mantenga la textura durante un periodo de tiempo más prolongado, pero en manzana y tomate conlleva a una disminución de los compuestos volátiles responsables del aroma, ya que una vez separados del árbol la tasa de producción de estos compuestos disminuyen. (Baldwin et al., 1991). 96 La correlación entre la firmeza en pre y poscosecha se ha comprobado en manzana, mientras que en tomate no y el contenido en fibra en guisante, espárrago y judía aumenta con la maduración, lo que puede dar lugar a una textura indeseable si la recolección se realiza en un estado demasiado maduro (Salunkhe et al., 1991). Los cambios de color durante la maduración se caracterizan por la desaparición de las clorofilas y la síntesis de pigmentos coloreados, fundamentalmente carotenoides y antocianos. En el caso de los frutos no climatéricos solo se logrará la coloración adecuada durante el periodo de precosecha, ya que si se recolectan en un estado inmaduro la evolución de los pigmentos no tiene lugar y afectará a la intensidad y calidad del color de la piel y pulpa. El estado de maduración en la recolección también incide sobre la susceptibilidad del fruto a determinados desórdenes fisiológicos que se ponen de relieve en la poscosecha, como en los “daños por frío”. Así el pimiento conservado a 2ºC es mucho
más sensible en el estado verde maduro que cuando ha alcanzado la coloración roja (Serrano et al., 1997) En esta breve y limitada revisión se ha puesto de manifiesto la importancia que algunos factores precosecha tienen sobre la calidad del fruto y su incidencia sobre la aptitud del fruto a la conservación durante la posrecolección. Aunque se ha logrado tipificar y acotar muchos de estos factores la diversidad y heterogeneidad de los mismos dificulta una solución general., por lo que será necesario continuar investigando cada uno de los problemas desde una perspectiva más globalizadora.
Factores precosecha determinantes de la calidad y conservación en poscosecha de productos agrarios F. Romojaro1, M.C. Martínez Madrid2, M.T. Pretel2
Dr. M.Sc. Ing. AMÉRICO GUEVARA PEREZ, Fisiologia y Manejo Post Cosecha. 2.Estados de Desarrollo: 2.1 Maduración
Maduración. El conjunto de procesos de desarrollo y cambios observados en la fruta se conoce como maduración. Como consecuencia de la maduración la fruta desarrolla una serie de características físico-químicas que permiten definir distintos estados de madurez de l a misma. Todo esto es de suma importancia en postcosecha en relación a los siguientes aspectos: • Desarrollo de índices de madurez o cosecha. • Definición de técnicas y frecuencia de cosecha. • Exigencias de calidad del mercado (caracteristicas externas/composición interna). • Forma de consumo del producto (natural/procesado).
• Aplicación de técnicas adecuadas de manejo, conservación, transporte y comercialización. • Vida potencial útil postcosecha.
El estado de madurez en la recolección tiene un papel esencial en la composición química del fruto y por lo tanto en los atributos de calidad. Es precisamente durante la maduración cuando tienen lugar una serie de eventos bioquímicos y estructurales que hacen que se produzcan cambios importantes en los constituyentes, que hacen que el fruto alcance las características sensoriales óptimas para el consumo. Pero lamentablemente una vez que se ha alcanzado este momento se inicia, por lo general la senescencia y la degradación de los tejidos y de la calidad sensorial y nutritiva. A pesar de que se ha intentado establecer parámetros que permitan seguir la evolución de la maduración en la mayoría de los frutos, no se han podido establecer “índices de madurez” que permitan determinar el momento de recolección.
Además, la existencia de dos pautas de maduración, climatéricas y no climatéricas, y su diferente comportamiento en poscosecha dificulta la posibilidad de optimizar el momento de la recolección con la calidad y la capacidad de conservación. En efecto, las especies climatéricas el aumento de la síntesis de etileno es responsable del inicio de la maduración, dotando al fruto de un mayor potencial para su regulación y de la posibilidad de continuar el proceso una vez recolectados, siempre y cuando haya adquirido la “capacidad para madurar”. Este comportamiento permite flexibilizar su
recolección, ya que se puede realizar durante un periodo de tiempo, en función de que su comercialización se efectúe inmediatamente o tras la conservación frigorífica. En los no climatéricos la posibilidad de actuación es muy limitada, ya que carecen de esta capacidad y deben recolectarse cuando han alcanzado su calidad de consumo. Independientemente de estas diferencias, es importante tener en cuenta que la maduración se trata de un evento programado genéticamente que implica la expresión de genes específicos, con síntesis de enzimas de “novo” y “silenciación” de otros. Al se un mecanismo activo gobernado por el genoma, la selección varietal adquiere una gran
importancia. Es evidente por un lado, que los atributos sensoriales, color, sabor, textura y aroma y por otro los compuestos responsables de los aspectos nutricionales serán diferentes en función del momento de la recolección, determinado la calidad en dicho momento y su evolución en la posrecolección. Una recolección temprana permite que el fruto mantenga la textura durante un periodo de tiempo más prolongado, pero en manzana y tomate conlleva a una disminución de los compuestos volátiles responsables del aroma, ya que una vez separados del árbol la tasa de producción de estos compuestos disminuyen. (Baldwin et al., 1991). 96 La correlación entre la firmeza en pre y poscosecha se ha comprobado en manzana, mientras que en tomate no y el contenido en fibra en guisante, espárrago y judía aumenta con la maduración, lo que puede dar lugar a una textura indeseable si la recolección se realiza en un estado demasiado maduro (Salunkhe et al., 1991). Los cambios de color durante la maduración se caracterizan por la desaparición de las clorofilas y la síntesis de pigmentos coloreados, fundamentalmente carotenoides y antocianos. En el caso de los frutos no climatéricos solo se logrará la coloración adecuada durante el periodo de precosecha, ya que si se recolectan en un estado inmaduro la evolución de los pigmentos no tiene lugar y afectará a la intensidad y calidad del color de la piel y pulpa. El estado de maduración en la recolección también incide sobre la susceptibilidad del fruto a determinados desórdenes fisiológicos que se ponen de relieve en la poscosecha, como en los “daños por frío”. Así el pimiento conservad o a 2ºC es mucho
más sensible en el estado verde maduro que cuando ha alcanzado la coloración roja En relación a los estados de madurez de la fruta, es conveniente conocer y distinguir de manera precisa el significado de los siguientes términos, de uso común en postcosecha: 2.2 Maduración Fisiológica.
- Madurez fisiológica: Una fruta se encuentra fisiológicamente madura cuando ha logrado un estado de desarrollo en el cual ésta puede continuar madurando normalmente para consumo aún después de cosechada.
Esto es una característica de las frutas climatéricas como el plátano y otras que se cosechan verde-maduras y posteriormente maduran para consumo en postcosecha. Las frutas no climatéricas, como los cítricos, no maduran para consumo después que se separan de la planta.
2.3 Maduración Hortícola. - Madurez hortícola: Es el estado de desarrollo en que la fruta se encuentra apta para su cosumo u otro fín comercial. La madurez hortícola puede coincidir o no con la madurez fisiológica. 2.4 Maduración Organoléptica o de Consumo. - Madurez de consumo u organoléptica. Estado de desarrollo en que la fruta reúne las características deseables para su consumo (color, sabor, aroma, textura, composición interna). 3. Cambios Asociados a la Madurez.
Cambios composicionales. Durante su desarrollo y maduración l as frutas experimentan una serie de cambios internos de sus componentes, que son más evidentes durante la maduración de consumo, y que guardan una estrecha relación con la calidad y otras características de postcosecha del producto. A continuación se mencionan los principales cambios observados en las frutas maduras para consumo y su relación con la composición interna de las mismas. 3.1 Desarrollo del color. - Desarrollo del color. Con la maduración por lo general disminuye el color verde de las frutas debido a una disminución de su contenido de clorofila y a un incremento en la síntesis de pigmentos de color amarillo, naranja y rojo (carotenoides y antocianinas) que le dan un aspecto más atractivo a ésta. 3.2 Desarrollo Sabor y Aroma. - Desarrollo del sabor y aroma. El sabor cambia debido a la hidrólisis de los almidones que se transforman en azúcares, por la desaparición de los taninos y otros productos causantes del
sabor astringente y por la disminución de la acidez debido a la degradación de los ácidos orgánicos. El aroma se desarrolla por la formación de una serie de compuestos volátiles que le imparten un olor característico a las diferentes frutas. 3.3 Cambio en Firmeza. - Cambios en firmeza. Por lo general, la textura de las frutas cambia debido a la hidrólisis de los almidones y de las pectinas, por la reducción de su contenido de fibra y por los procesos degradativos de las paredes celulares. Las frutas se tornan blandas y más susceptibles de ser dañadas durante el manejo postcosecha.
4. Calidad y Factores de Seguridad.
Principales causas de baja calidad y pérdidas postcosecha A pesar de décadas de esfuerzos educacionales, las causas más comunes de pérdidas postcosecha en los países en vías de desarrollo siguen siendo la manipulación poco cuidadosa del producto y la falta de sistemas adecuados para el enfriamiento y el mantenimiento de la temperatura. A estos problemas se suman la falta de selección del producto antes de su almacenaje y el uso de materiales inadecuados de empaque. En general, si se minimiza el manejo brusco, se realiza una selección para eliminar el producto dañado y/o podrido y existe un manejo efectivo de la temperatura, esto ayudará considerablemente a mantener la calidad del producto y a reducir las pérdidas en almacenamiento. La vida útil aumentará si la temperatura durante el periodo postcosecha se mantiene lo más cercana posible a la óptima para un producto determinado.
4.1 Respuestas fisiológicas al estress:
Respuestas fisiológicas de las frutas al estrés. La mayor parte del deterioro observado en las frutas se debe a una serie de reacciones fisiológicas como respuesta a factores adversos como daños físicos, desórdenes fisiológicos o enfermedades ocasionadas por diversos patógenos. a) Enfermedades. La rotura de los tejidos de la fruta ocasionada por daños físicos facilita la invasión por microorganismos e incrementa la pérdida de agua del producto. Ciertos patógenos producen o inducen la formación de enzimas que hidrolizan las paredes celulares, ocasionando un ablandamiento de los tejidos y una degradación de toda la fruta. Los tejidos de la fruta pueden decolorarse por la síntesis de ciertas sustancias que se producen como respuesta al ataque de los patógenos. Los patógenos pueden producir o inducir la síntesis de una serie de productos tóxicos que ocasionan malos olores y sabores que hacen que la fruta no sea apta para el consumo humano.
La susceptibilidad de las frutas al deterioro por enfermedades aumenta con el tiempo de almacenamiento. Esto está relacionado con el proceso de senescencia durante el cual se incrementa la permeabilidad de las membranas celulares y se produce una eventual desorganización total de la estructura del producto. Con la edad del producto también disminuye la capacidad de síntesis de sustancias fungistáticas naturales (fitoalexinas) que protegen a las frutas. b) Desórdenes fisiológicos. Como consecuencia de factores adversos de naturaleza abiótica (no patogénica) tales como temperaturas extremas, atmósferas inadecuadas o desbalances nutricionales del cultivo, se presentan una serie de alteraciones en la fisiología normal de la fruta que afectan su calidad. A continuación se mencionan los desórdenes fisiológicos de mayor importancia en postcosecha. - Daño por enfriamiento. Las frutas tropicales y subtropicales son susceptibles de sufrir alteraciones fisiológicas en un rango de temperatura de aproximadamente 5 a 14°C. Los síntomas más comunes son fallas en la maduración, desarrollo de sabores y aromas atípicos, decoloración, ennegrecimiento y deterioro de los tejidos, e incremento de la susceptibilidad del producto al ataque de patógenos secundarios. Si bien algunas frutas de clima templado como las manzanas, son menos sensibles a las temperaturas mencionadas anteriormente, el daño por frío se puede presentar a temperaturas cercanas al punto de congelamiento del producto. En el Cuadro 4 se muestran las temperaturas y humedades relativas recomendadas para el almacenamiento refrigerado de frutas. - Daño por alta temperatura. La temperatura es el factor ambiental que más influye en el deterioro del producto cosechado. En general, el ritmo de deterioro del producto es 2 a 3 veces mayor por cada incremento de 10 °C por encima de la temperatura óptima de conservación de los productos (Cuadro 5). La temperatura también modifica el efecto del etileno y de los niveles residuales de O2 y altos de CO2 en el producto cosechado, además, afecta directamente el ritmo respiratorio de las frutas y la germinación de esporas de los hongos y el posterior desarrollo de patógenos. Por encima de 40°C, se observan severos daños en el producto y a 60°C aproximadamente, cesa toda actividad enzimática. Adicionalmente, la fruta sufre excesiva pérdida de agua por transpiración; todo lo cual arruina el producto. -Daño por baja concentración de oxígeno (O2). Bajos niveles de O2 en el ambiente pueden inducir procesos de fermentación en las frutas ocasionando la producción de malos olores y sabores y el deterioro del producto. Esto es común cuando la ventilación del ambiente en el cual se encuentran las frutas es deficiente. Estos cambios son favorecidos por altas temperaturas. - Daño por alta concentración de dióxido de carbono (CO2). La acumulación de CO2 puede retrasar el normal ablandamiento y pérdida del color verde de algunas frutas. En otros casos, se observa decoloración y deterioro internos por la acumulación de este gas en la atmósfera de almacenamiento; así como también, mal sabor y depresiones superficiales en la cáscara de la fruta (pitting). - Daño por pérdida de agua. La fruta cosechada pierde agua por transpiración de manera irreversible. Como consecuencia, el producto sufre una serie de alteraciones fisiológicas que
aceleran los procesos de senescencia, síntesis de etileno y deterioro de tejidos. Esto, conjuntamente con los síntomas externos de marchitez y arrugamiento del producto, afectan seriamente su calidad comercial. En general, se puede decir que un 5% de pérdida de agua es aproximadamente el valor máximo permisible en frutas. La pérdida de agua por transpiración es mayor a temperatura alta y humedad relativa baja. c) Daño físico. La rotura de las células por medios físicos permite que las enzimas entren en contacto con sustancias de las cuales normalmente se encuentran separadas. Como consecuencia, se producen una serie de reacciones químicas que conducen al deterioro de las células. El tejido dañado frecuentemente se torna marrón o negro debido a la síntesis de melanina. La producción de olores y sabores atípicos y desagradables es también una característica de los tejidos afectados. http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/ac304s/ac304s02.htm
5.Fisiologia Post Cosecha.
5.1 Respiración (Glucosis, Ciclo de Krebs, Sistema transporte de electrones, Vía Alterna, Pentosas, Fosfatos, Tasas Respiratorias). Respiración. Mediante la respiración la fruta obtiene la energía necesaria para desarrollar una serie de procesos biológicos indispensables. El proceso respiratorio ocurre a expensas de las sustancias de reserva (azúcares, almidones, etc) las que son oxidadas, con el consiguiente consumo de oxígeno (O2) y producción de dióxido de carbono (CO2). Adicionalmente, la respiración genera calor (calor vital) que al ser liberado al medio que rodea a la fruta puede afectar al producto cosechado. La medición del calor vital de la respiración es de gran utilidad para determinar los requerimientos de enfriamiento, refrigeración y ventilación de la fruta durante su manejo post cosecha. En general, cuanto mayor es el ritmo respiratorio del producto, menor es su vida útil de almacenamiento. Al respecto, los cítricos, la piña y la papaya poseen ritmos respiratorios bajos; en tanto que el del plátano es ligeramente mayor (Cuadro 1). Es conveniente, sin embargo, tener presente que la vida útil de la fruta en post cosecha depende de una serie de factores de los que el ritmo respiratorio es tan sólo uno de ellos
Cuadro 1. Ritmo respiratorio de algunas frutas tropicales. Adaptado de: (Kader, A.A., 1992). Ritmo de respiración
Bajo
Rango de respiración a 5°C (mg CO2/kg/h)
5 - 10
Producto
Cítricos, papaya, piña, melón ¨Honey Dew¨, sandía
Moderado
10 - 20 Mango, melón reticulado, plátano
Alto
20 - 40 Palta (aguacate)
5.2 Factores que afectan la respiración. Factores que afectan la Respiración 1. Factores Internos a. Estado de Desarrollo b. Composición Química del Tejido c. Tamaño del Producto d. Cubiertas Naturales e. Tipo de Tejido 2. Factores Externos a . Temperatura b. Acción y Concentración de Etileno c. Concentración de Oxigeno disponible d. Concentración de Anhídrido Carbónico e. Reguladores del Crecimiento f. Lesiones en las frutas.
5.3 Etileno (Biosíntesis, Regulación, Sistema de Recepción, Transducción de señales) Etileno.El etileno es una sustancia natural (hormona) producida por las frutas. Aún a niveles bajos menores que 1 parte por millón (ppm), el etileno es fisiológicamente activo, ejerciendo gran influencia sobre los procesos de maduración y senescencia de las frutas, influyendo de esta manera en la calidad de las mismas. Asimismo, la formación de la zona de desprendimiento de la fruta del resto de la planta (absición), también es regulada por esta sustancia. Lo mencionado evidencia la importancia que tiene el etileno en la fisiología postcosecha. No existe relación entre la cantidad de etileno que producen distintas frutas (Cuadro 2) y su capacidad de conservación; sin embargo, la aplicación externa de este gas generalmente promueve el deterioro del producto acortando su vida de anaquel (tiempo útil para su comercialización).
Cuadro 2. Clasificación de algunas frutas tropicales según su producción de etileno. Adaptado de: (Kader, A.A., 1992). Clase
Muy bajo
Etileno (ml/kg/h a 20°C)
< 0.1
Producto
Cítricos
Bajo
0.1 - 1.0
Piña, melón casaba, sandía
Moderado
1.0 - 10.0
Mango, melón ¨Honey Dew¨, plátano
Alto Muy alto
10.0 - 100.0 > 100.0
Melón reticulado, palta (aguacate), papaya Maracuyá
El nivel de etileno en frutas aumenta con la madurez del producto, el daño físico, incidencia de enfermedades y temperaturas altas. El almacenamiento refrigerado y el uso de atmósferas con menos de 8% de O2 y más de 2% de CO2, contribuyen a mantener bajos niveles de etileno en el ambiente de postcosecha. El etileno es un compuesto constituído por dos átomos de carbón y un enlace insaturado doble. Esta sustancia es un gas a temperaturas normales y es fisiológicamente activa a concentraciones tan bajas como 1 parte por billón (ppb). Concentraciones de etileno de 1 a 10 ppm normalmente saturan la respuesta fisiológica en la mayoría de los tejidos. En altas concentraciones, este gas tiene efecto anestésico o asfixiante en humanos. El etileno es muy explosivo a concentraciones de 3.1 a 3.2 % en volumen, por lo que su uso en cámaras de maduración debe ser realizado bajo condiciones de seguridad adecuadas. El riesgo de explosión puede eliminarse utilizando mezclas de etileno con gases inertes. La proporción del gas inerte debe ser tal que no permita combinaciones explosivas de etileno y O2 en el ambiente. La producción de etileno en los tejidos vegetales se incrementa en el rango de temperatura de O°C a 25°C. Temperaturas mayores que 30°C restringen drásticamente la síntesis y acción del etileno. La necesidad de O2 y de energía metabólica del producto para la producción de etileno permiten manipular el ritmo de síntesis y efectos de este gas mediante el uso de atmósferas controladas e hipobáricas. Niveles de O2 menores que 8 % y de CO2 mayores que 2 % limitan de manera significativa la síntesis y acción del etileno en el producto cosechado. Comercialmente el etileno es utilizado principalmente para inducir la maduración de consumo de frutas climatéricas como el plátano y para desarrollar el color típico de ciertos frutas no
climatéricas como los cítricos. No existe restricción alguna en los mercados internacionales respecto al uso del etileno en la postcosecha de frutas. Las concentraciones de etileno requeridas para madurar organolépticamente frutas climatéricas son de 0.1 a 1 ppm, en la mayoría de los casos. La aplicación del tratamiento debe ser durante la fase pre-climatérica. Aplicaciones tardías (fase climatérica o post-climatérica) son innecesarias y por lo tanto inútiles, debido a que en esas circunstancias los tejidos se hallan saturados de etileno naturalmente producido por la fruta y el proceso de maduración de consumo totalmente inducido. Las condiciones óptimas para la maduración de frutas como el plátano, mango y papaya con etileno exógeno incluyen temperaturas de 19 - 25°C, 90 _ 95 % de humedad relativa y 10 _ 100 ppm de etileno. La duración del tratamiento varía entre 24 y 72 horas, dependiendo del tipo de fruta y de su estado de madurez. Para asegurar una distribución uniforme del etileno y eliminación del CO2 generado por el producto, son necesarias una buena circulación del aire y ventilación apropiada, en las cámaras de maduración.
Para desarrollar el color en algunas frutas no climatéricas como los cítricos el tratamiento que varía de 24 a 72 horas, incluye niveles de 1 _ 10 ppm de etileno, 20 _ 29°C y 90 _ 95 % de humedad relativa. Durante el tratamiento se destruye la clorofila presente en las frutas y se ponen de manifiesto los pigmentos carotenoides característicos de éstas. El etileno se puede generar del ácido 2-cloroetano fosfónico (etefón) en solución acuosa. Cuando el pH de dicha solución es mayor que 5, la molécula de etefón se hidroliza espontáneamente liberando etileno. El etefón se comercializa con el nombre de ¨Ethrel¨. La aplicación de este producto en postcosecha solo está autorizada para ciertas frutas. Su uso en postcosecha requiere sumergir o asperjar el producto con una solución de esta sustancia. Su aplicación no requiere de infraestructura y equipos adicionales como en el caso del tratamiento con etileno gaseoso. Por tratarse de un producto corrosivo debe ser manipulado con cuidado para evitar accidentes. Comportamiento climatérico. Las frutas se clasifican en climátericas y no- climátericas, según su patrón respiratorio y de producción de etileno durante la maduración organoléptica o de consumo (Cuadro 3 y Figura 1). Las frutas climatéricas incrementan marcadamente su ritmo respiratorio y producción de etileno durante la maduración organoléptica. De igual manera, los cambios asociados con esta etapa de desarrollo (color, sabor, aroma, textura) son rápidos, intensos y variados. Por el contrario, en las frutas no-climatéricas, los procesos de desarrollo y maduración organoléptica son contínuos y graduales; manteniendo éstas, en todo momento, niveles bajos de respiración y de producción de etileno. http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/ac304s/ac304s00.htm#toc 3.1.2. Ciclo de Krebs (o del ácido cítrico).
Las reacciones del ciclo de Krebs se dan en la mitocondria, donde el ácido pirúvico producido en la glicólisis, sigue un proceso de descarboxilación y oxidación para formar ácido cítrico, y finalmente ácido oxalacético con lo que el ciclo se reinicia. En todo este proceso hay liberación de 3 moléculas de CO2 y generación de energía en forma de 4 pares de electrones (NAD + H) y un par como FADH2. El ácido cítrico inicia una serie de pasos durante los cuales la molécula original se reordena y continúa oxidándose, en consecuencia se reducen otras moléculas: de NAD+ a NADH y de FAD+ a FADH2. Además ocurren dos carboxilaciones y como resultado de esta serie de reacciones vuelve a obtenerse una molécula inicial de 4 carbonos el ácido oxalacético. El proceso completo puede describirse como un ciclo de oxalacético a oxalacético, donde dos átomos de carbono se adicionan como acetilo y dos átomos de carbono (pero no los mismos) se pierden como CO2.
Fig. 3.4- Esquema simplificado del Ciclo de Krebs Dado que por cada molécula de glucosa inicial se habían obtenido dos de ácido pirúvico y, por lo tanto dos de acetil CoA, deben cumplirse dos vueltas del ciclo de Krebs por cada molécula de glucosa. En consecuencia los productos obtenidos de este proceso son el doble del esquema que se detalla a continuación. Sistema del citocromo (o transporte de electrones). Los electrones producidos en el Ciclo de Krebs son transferidos a través de un gradiente de compuestos aceptores de electrones de menor a mayor potencial. El compuesto final en esta gradiente es el oxígeno que es el de mayor potencial de reducción (mayor aceptor), en combinación con oxígeno se forma agua. Durante este proceso, parte de la energía libre es conservada como ATP que es una forma biológicamente “usable” para el funcionamiento de
reacciones sintéticas y principales ciclos vitales. Sin embargo, parte de esta energía libre se pierde también como calor (energía vital). Esta elevación de la temperatura debe disiparse mediante sistemas de ventilación para evitar la condensación sobre superficies frías y la formación de agua libre que tiene funestas consecuencias en el almacenamiento de productos perecederos. El estado de desarrollo de una planta o parte de ella puede ejercer un efecto muy pronunciado sobre la velocidad respiratoria y metabólica del tejido vegetal después de la cosecha. Por lo general, las células jóvenes, de crecimiento activo tienden a tener mayor velocidad respiratoria que las células senescentes o más maduras. Sin embargo, se debe considerar que existen también algunos factores que afectan esta relación entre madurez y velocidad respiratoria, por ejemplo la especie, la parte de la planta bajo consideración, y el rango de estados de madurez son a menudo críticos. Los efectos de la madurez sobre la respiración son más pronunciados en los frutos climatéricos cuando el rango de estados de madurez bajo estudio incluye los estados pre climatérico, climatérico y pos climatérico.
5.4 Transpiración Transpiración. La transpiración es un fenómeno fisiológico por el cual los productos hortofrutícolas eliminan vapor de agua a través de sus estructuras especializados como vacuolas, lenticelas y estomas propios en cada producto. El agua es el constituyente de mayor proporción en las frutas, transfiriéndoles la fragilidad a los tejidos, razón por la cual los productos más perecederos son los que tienen mayor contenido hídrico. El agua se pierde al ambiente como vapor de agua moviéndose desde los espacios intercelulares existentes en el parénquima hacia la atmósfera exterior, la liberación puede darse a través de las lenticelas, los estomas o la cutícula. La turgencia de las células se pierde porque el agua del protoplasma, se desplaza a través de sus membranas y por los espacios intracelulares, hasta la superficie del vegetal, para reponer la humedad que de allí ha sido retirada hacia el aire por la transpiración, al perder la turgencia el producto se vuelve flácido y blando, luego llega el marchitamiento Al respirar, el producto emite vapor de agua que se difunde en la atmósfera del ambiente: La transpiración, fenómeno de superficie, da por resultado pérdida de agua ocasionadas por la respiración así como por la desecación, debida a las diferencias de presiones parciales del vapor de agua entre la superficie del producto y el aire del ambiente. La transpiración está ligada: De una parte, a la naturaleza del producto (especie, incluso variedad), su estado de evolución y su embalaje (el encerado o plastificación de determinados cítricos permiten reducir este fenómeno). ∞
De otra parte, a los parámetros físicos tales como la temperatura, la humedad relativa de la atmósfera ambiental y la velocidad del aire en contacto con el producto. ∞
La transpiración ocasiona una pérdida de masa (merma), que, por razones comerciales, debe ser mínima y permanecer dentro de límites aceptables. Dicha transpiración, aumenta la humedad del aire ambiente lo que perturba el funcionamiento de la instalación frigorífica (formación de escarcha en el evaporador). Los frutos frescos contienen principalmente agua, se estima un promedio entre el 80 – 85% del peso fresco, volátiles en pequeña proporción y el resto lo constituyen los sólidos de diferente naturaleza. La pérdida de agua por transpiración trae como consecuencia: -
Pérdida de peso y por lo tanto de valor comercial.
Pérdida de apariencia: los productos después de cierto nivel de peso y después de cosechados comienzan a lucir arrugados, resecos o marchitos. -
Pérdida de valor nutritivo, en razón de que el vapor de agua arrastra con la vitamina C
-
La pérdida de la transpiración depende de factores internos y factores externos
Formas de Transpiración
Transpiración Estómica: todos los órganos y tejidos de la planta que contengan estomas, de acuerdo con las condiciones que determinen la apertura de dichas estructuras de intercambio gaseoso con el aire. •
Transpiración cuticular: evaporación del agua desde las células epidérmicas, a través de la cutícula que las recubre y de acuerdo con el grado de desarrollo de dicha cutícula. •
Transpiración Lenticelar: evaporación a través de las lenticelas, en las frutas y tallos lignificados. •
5.4.1 Humedad Relativa, temperatura, movimiento del Aire, Presión Atmosférica 5.4.2 Desarrollo, Maduración y Senescencia - Cronograma de las etapas del desarrollo del fruto.
5.4.3 Índice de Madurez. Indices de madurez. La investigación para una determinación objetiva de la madurez hortícola o de corte, ha ocupado la atención de muchos investigadores, ya que el número de indicadores
es escaso y, para la mayoría de los productos vegetales continúa la búsqueda de un índice satisfactorio. El índice de madurez para un producto vegetal implica una medida o medidas que pueden emplearse para identificar un estado de desarrollo en particular. Estos índices son muy importantes para la comercialización en fresco de los productos vegetales por razones del cumplimiento de normas o estándares establecidos, estrategias de mercadeo y eficacia en el empleo de recursos para la labor de la cosecha. Los indicadores que se utilizan para establecer el estado de desarrollo de los productos vegetales se pueden reunir en los siguientes grupos: Cronológicos. En ciertos cultivos (hortalizas de rotación de cultivo rápido, como el rábano, y
los frutos de árboles de producción estacional corta), la madurez puede definirse cronológicamente, esto es: días desde la plantación
♦
días desde la floración
♦
unidades de calor acumuladas
♦
Físicos. Una amplia cantidad de características físicas de los productos vegetales se emplean
para evaluar su madurez. Algunas de las más importantes son : la forma, el tamaño, el color y las características de la superficie (rugosidad, brillo, cerosidad). Fuerza de absición. Durante los últimos estados del sazonamiento y comienzo de la maduración (ripening) en muchas frutas, se desarrolla una banda especial de células (la zona de abscisión) en el pedicelo que une a la fruta con la planta. El desarrollo de esta capa tiene como propósito permitir la separación natural de la fruta, y medir su formación es posiblemente uno de los índices de madurez más antiguos, sin embargo no se emplea como un índice de madurez formal. Textura. Con frecuencia, el sazonamiento en los frutos va acompañado de un ablandamiento. Los vegetales sobremaduros se tornan fibrosos o correosos, estas propiedades pueden emplearse para medir la madurez y se determina con instrumentos que permiten medir la fuerza requerida para empujar un punzón de diámetro conocido a través de la pulpa de la fruta o vegetal. Químicos. La madurez fisiológica (sazonamiento) de los frutos frecuentemente está asociada a
muchos cambios en su composición química, y algunos de ellos pueden emplearse como indicadores de madurez satisfactorios. Entre los más utilizados se encuentran : Grados Brix . Representan el % de sacarosa determinado en el jugo del fruto. Se mide utilizando un brixómetro o un refractómetro para grados brix, las lecturas registradas están dadas a la temperatura indicada por estos instrumentos. Sólidos solubles totales (SST). Las frutas y hortalizas contienen otros sólidos solubles diferentes de la sacarosa, esto es, otros tipos de azúcares y también ácidos orgánicos, por lo que es más frecuente determinar el contenido total de éstos en porciento. Para ello se emplean instrumentos como el refractómetro de Abbe.
Frecuentemente se consideran a los °Brix como equivalentes de los SST porque el mayor contenido de sólidos solubles en el jugo de las frutas son azúcares, sin embargo es más preciso realizar las correcciones pertinentes a las lecturas registradas con los brixómetros para obtener datos reales en términos de SST. También deben hacerse correcciones por la temperatura a la cual se realice la determinación. Almidón. Los cambios en la distribución del almidón en la pulpa de algunos frutos como las manzanas y peras, se puede medir usando una solución de yoduro de potasio. Acidez Titulable. La mayoría de las frutas son particularmente ricas en ácidos orgánicos que están usualmente disueltos en la vacuola de la célula, ya sea en forma libre o combinada como sales, ésteres, glucósidos, etc. La acidez libre (acidez titulable) representa a los ácidos orgánicos presentes que se encuentran libres y se mide neutralizando los jugos o extractos de frutas con una base fuerte, el pH aumenta durante la neutralización y la acidez titulable se calcula a partir de la cantidad de base necesaria para alcanzar el pH del punto final de la prueba; en la práctica se toma como punto final ph = 8.5 usando fenolftaleína como indicador. Bajo estas condiciones, los ácidos orgánicos libres y sólo una parte del ácido fosfórico y fenoles están involucrados en el resultado final. Para reportar la acidez, se considera el ácido orgánico más abundante del producto vegetal, el cual varía dependiendo de la especie de que se trate, por lo que el resultado se expresa en términos de la cantidad del ácido dominante. Relación SST/Acidez. Desde el punto de vista práctico, los azúcares y la acidez son componentes muy prácticos en postcosecha y la relación que guardan constituye un índice, incluso legal, del estado de madurez para la cosecha de cítricos y uvas. Cabe mencionar que este tipo de indicadores son índices sencillos, precisos y confiables que permiten determinar el estado de madurez adecuado para la cosecha, pueden emplearse como referencia del estado de madurez postcosecha y también como información objetiva relacionada con la calidad. Fisiológicos. El desarrollo de los productos vegetales obviamente está asociado a cambios en
su fisiología. En el caso de los frutos los cambios en el patrón respiratorio y producción de etileno constituyen los indicadores fisiológicos más precisos de la edad. Sin embargo las técnicas para su determinación son caras y no prácticas para su utilización a nivel comercial en campo. - Índice de madurez Cronológico -Índice de madurez Físico -Índice de madurez Químico -Índice de madurez Fisiológico
Unidad II. Manejo Post Cosecha. 1. Inocuidad de Frutas y Hortalizas. 2. Operaciones Preliminares.
2.1Seleccion 2.2Lavado 2.3Tratamientos Preventivos y curativos(Productos, Cloro , Fungisidas, Dosis) 2.4 Secado. 3. Envasado -Materiales de Envasado( Recipientes , Cajas , Jaulas, Sacos , Envolturas, Bandejas y Cestas)
-Métodos de envasados: En campo, Bajo Techo, Re envasado -Tipos de envasados: Llenados por Volumen. -Envasado en celdillas , Pre envasados, envolturas. 4. Empacado.
-Tipos y Materiales de empaque. *Madera *Tablero de Fibra Corrugado *Empaques de Pulpa de Papel *Bolsas de Malla *Bolsas Plásticas *Empaques rígidos Plásticos *Control de la atmosfera de productos empacados *Procesos de remoción de gases(Etileno, CO2, Oxigeno, Etc.) *Control de la Humedad. *Control de la Temperatura - Embalaje.
*Tipos de embalaje *Métodos de embalaje -Refrigeración. *Temperaturas Recomendadas de Almacenamiento. *Compatibilidad de grupos de frutas y Hortalizas para almacenamiento. 5. Almacenamiento.
-Técnicas e instalaciones de almacenamiento -Sistemas de enfriamiento por Aire, Agua y Vacío. -Humedad Relativa -Ventilación -Sanidad -Métodos de Control(Periodo de Vida Útil) 6. Manejo Post Cosecha de frutas (Piñas, Guayabas, Papaya, Maracuyá, Cítricos, Mangos y No Tradicionales)
-Características del Producto -Criterios de Calidad -Índice de Madurez -Manejo de Empaque de las diferentes especies. -Tratamiento cuarentenarios de los productos -Normas de Calidad -Condiciones de Almacenamiento. 7.Manejo Post Cosecha de Hortalizas.( Tomate, Chiltoma, Cebolla, Pepino, Zanahoria, Chile y Coliflor). - Características del Producto
-Criterios de Calidad -Índice de Madurez -Manejo de Empaque de las diferentes especies. -Tratamiento cuarentenarios de los productos
-Normas de Calidad -Condiciones de Almacenamiento.
