iii determinacion de madurez fisiologica y de consumo

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POST- COSECHA DE FRUTAS Y HORTALIZAS

PRACTICA N° 03

DETERMINACION DE MADUREZ FISIOLOGICA Y DE CONSUMO

I. OBJETIVO

- Determinar la madurez fisiológica y de consumo en frutas y

madurez hortícola

- Diferenciar los tipos de madurez en frutas y hortalizas

II. FUNDAMENTO

2.1 MADUREZ

El estado de madurez que poseen los productos vegetales al ser

cosechados, es especialmente importante para su manejo,

transportación y comercialización ya que repercute directamente en

su calidad y potencial de conservación en fresco. De aquí que la

distinción entre los conceptos de desarrollo, madurez fisiológica

(mature), madurez hortícola y madurez de consumo (ripe).

2.1.1Maduración

El conjunto de procesos de desarrollo y cambios observados en

la fruta.

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

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Figura 1. Proceso de desarrollo del tomate

La maduración es una serie de cambios complejos, muchos de

ellos probablemente ocurren independientemente uno de otro. La

principal diferencia entre frutas climatéricas y no climatéricas es la

presencia del pico en el patrón respiratorio, que es característico de

las frutas climatéricas. El incremento respiratorio se demuestra por

un aumento en la reproducción de CO2 o una disminución de la

concentración interna de O2. Dos de los cambios principales a los que

se les ha dado prioridad es a la respiración y la producción de etileno,

los cuales han servido para dar una explicación del mecanismo de

maduración de frutas.

2.1.2Madurez 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.

Aquel estado en el cual un fruto ha alcanzado un estado de

desarrollo suficiente para que, después de la cosecha y manejo

postcosecha (incluyendo la maduración, cuando sea requerida), su

calidad sea al menos, la mínima aceptable para el consumidor final”.


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Figura 2. Tomate en estado de madurez fisiológica

2.1.3Madurez hortícola

Se define como aquel estado de desarrollo de una planta o parte

de ella que posee los requisitos necesarios para ser utilizado por el

consumidor para un propósito particular. De acuerdo con esta

definición, un producto vegetal dado puede estar hortícolamente

maduro en cualquier estado de desarrollo, así por ejemplo los

germinados o plántulas están hortícolamente maduras en los estados

tempranos del desarrollo, mientras que otros órganos de la planta

como las flores, hojas, y tubérculos, se encuentran en los estados

intermedios del desarrollo, las semillas y nueces en los últimos

estados del desarrollo (Reid, 1992).

Figura 3. Coliflor y brocoli en estado de madurez horticola

Para algunos productos vegetales, la madurez hortícola se

alcanza en más de un estado de desarrollo, dependiendo del uso o

destino deseado, así por ejemplo, en la calabacita zuchini el producto

con madurez hortícola puede ser la flor completamente abierta, el

fruto joven o el fruto completamente desarrollado.


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2.1.4Madurez de consumo u organoléptica

Estado de desarrollo en que la fruta reúne las características

deseables para su consumo (color, sabor, aroma, textura,

composición interna).

Figura 4. Tomate y mango en estado de madurez de consumo

La madurez de consumo sería el estado de desarrollo en el que el

fruto ha alcanzado su máxima calidad estética y sensorial que lo

hacen apto para el consumo humano inmediato.

2.1.5Cambios físicos durante la maduración

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).


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a) Color

Es el cambio más obvio que ocurre en muchas frutas y es

frecuentemente el principal criterio usado por el consumidor para

determinar cuando la fruta está madura o inmadura. El cambio más

común es la pérdida del color verde. Con algunas excepciones, por

ejemplo, el aguacate cv. Fuerte o cv. Ettinger y la manzana Granny

Smith, las frutas climatéricas muestran una perdida rápida del color

verde, la cual es debido a la presencia de clorofila (un complejo

orgánico de magnesio). La pérdida del color verde es debido a la

degradación de la estructura de la clorofila. El principal agente

responsable de esta degradación es el cambio de pH (principalmente

debido a la liberación de ácidos orgánicos de las vacuolas), a los

sistemas de uno ó de todos estos factores actuando en secuencia

para destruir la estructura de la clorofila.

La desaparición de la clorofila está asociada con la síntesis y/o

aparición de pigmentos que van del amarillo al rojo. Muchos de estos

pigmentos son carotenoides, los cuales son hidrocarburos

insaturados con cuarenta átomos de carbono y pueden tener uno ó

más átomos de oxigeno en la molécula. Los carotenoides son

compuesto estables y se mantienen intactos en el tejido en cuanto no

tenga lugar la senescencia en toda su extensión. Los carotenoides

pueden ser sintetizados durante los estadios de desarrollo de la

planta pero están enmascarados por la presencia de la clorofila.

Seguida a la degradación de esta, los pigmentos carotenoides se

hacen visibles; en otros tejidos, la síntesis de estos ocurre

consecuentemente con la degradaci6n de la clorofila. La cascara de

plátano es un ejemplo del primer caso y el tomate, del último.


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Las antocianinas dan muchos de los colores rojo o ppúrpura de

las frutas y hortalizas. Estas son solubles en agua por lo que se

encuentran principalmente en las vacuolas celulares de estos

productos, frecuentemente en las capas epidérmicas. Ellas producen

colores fuertes, los cuales frecuentemente enmascaran carotenoides

y clorofila.

Figura 5. Cambios de color durante la madurez en pimiento. Por ser no climatérico, el fruto debe alcanzar el color deseado en la planta.

Figura 6. Cambios de color durante la madurez del tomate


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Figura 7. Cambios de color durante la madurez en la piña

b) 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.

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.

El rompimiento de polímeros de carbohidratos, especialmente de

sustancias pecticas y hemicelulosa, debilita las paredes celulares y

las fuerzas de cohesión que une a las células. En los estadios iníciales


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la textura es mas agradable, pero eventualmente la estructura se

desintegra. La protopectina es la porción insoluble de las sustancias

pecticas. Además de ser un polímero grande, está unido en forma

cruzada a otras cadenas polimeras con puentes de calcio y está unido

a otros azúcares derivados fosfatados para formar un polímero

extremadamente grande. Durante la madurez fisiológica y

maduración de consumo, la protopectina es gradualmente

fraccionada a segmentos de bajo peso molecular, las cuales son más

solubles en agua. La tasa de degradación de sustancias pécticas está

directamente correlacionada con la tasa de ablandamiento de la

fruta.

2.1.6Cambios químicos durante la maduración

En algunos estados durante el crecimiento y desarrollo de frutas y

hortalizas, el producto es reconocido por el consumidor cuando este

se encuentra en 6ptimas condiciones para su consumo.

a) Carbohidratos

El mayor cambio cuantitativo asociado con la madurez es

usualmente el rompimiento de carbohidratos complejos, particular y

frecuentemente la conversión casi total de almidón a azucares. Esto

tiene el doble efecto de alterar e/ sabor y textura del producto. EI

incremento en azucares de traduce en un mayor dulzor y, por lo tanto

mayor aceptabilidad. De la misma forma, con las frutas no

climatéricas, la acumulación de azucares esta asociada con el

desarrollo de la calidad optativa de consumo, aunque el azúcar puede

ser derivado de la savia importada dentro del fruto mas que del

rompimiento de las reservas de almidón del mismo. Los frutos no

climatéricos no acumulan almidón.


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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 al ° 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.

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.

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.


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Figura 8. Cambios del almidón en el fruto durante la maduración, vista cualitativa con la prueba de yodo.

Durante el proceso de maduración, el almidón de algunas

variedades de fruta se convierte en azúcares. Esta conversión

empieza en el corazón del fruto y avanza por la pulpa hacia la

periferia. La pauta de conversión del almidón es característica de

cada variedad y para cuantificarla se pueden utilizar diferentes

escalas.

b) Ácidos orgánicos

Usualmente los ácidos orgánicos declinan durante la

maduración, ya que ellos son convertidos a azucares. Los ácidos

pueden ser considerados como una fuente de energía de reserva

para el fruto, por lo que se espera que declinen durante la mayor

actividad bioquímica que ocurre durante la maduración. Pero hay

excepciones, como en plátano y piña, en donde los niveles se

mantienen hasta alcanzar la madurez total, pero los niveles en estas

frutas no son altos en cualquier estado del desarrollo comparado con

otros productos.


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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.

c) Compuestos nitrogenados

Las proteínas y aminoácidos libres son los constituyentes

menores de los frutos y como es conocido, no tiene un papel

determinante en la calidad comestible, los cambios ocurridos en los

constituyentes nitrogenados, sin embargo, indican variaciones en la

actividad metabólica durante las diferentes fases del desarrollo.

Durante la fase climatérica de muchos frutos hay una disminución de

aminoácidos libres aumenta reflejando un rompimiento enzimático y

disminución de actividad metabólica.

d) Aroma


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El aroma juega una parte muy importante en el desarrollo de

calidad óptima de consumo en la mayoría de los frutos. Es debido a

la síntesis de muchos compuestos orgánicos volátiles

(frecuentemente conocidos solo como "volátiles") durante la fase de

maduraci6n.

Las características fundamentales que determinan la calidad

organoléptica del fruto son la ausencia de defectos, la textura, el

“flavor” y el aspecto externo (incluyendo el tamaño, color y forma).

Todas ellas se pueden correlacionar con un determinado grado de

maduración.

La cantidad total de carbono involucrada en la síntesis de

volátiles es menos del 1 % de el que se elimina como CO2. El

principal volátil formado es etileno, el cual representa

aproximadamente es entre 50-75% del total del carbono en estos

compuestos; el etileno no contribuye en los aromas típicos de los

frutos. La cantidad de compuestos aromáticos es, por lo tanto,

extremadamente pequeña. Los frutos no climatéricos también

producen volátiles durante el desarrollo de la calidad óptima de

consumo. Estos frutos climatéricos, a pesar de esto, son importantes

en la apreciación del consumidor.

A diferencia de los dos primeros, el “flavor “es un atributo muy

complejo, ya que está determinado por el equilibrio entre los ácidos,

los azúcares y los componentes volátiles principalmente. En

definitiva, el “flavor” es el resultado de combinar tres propiedades

sensoriales diferentes pero complementarias (gusto, el olor y aroma),

siendo esta última su principal componente (Panasiuk, 1980). De las

tres, el gusto es la menos importante.


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El olor es, después del color, la propiedad que nos afecta más

significativamente a la hora de aceptar un alimento. El olor es la

percepción, por medio del olfato, de las substancias volátiles

liberadas desde los alimentos de forma espontánea a temperatura

ambiente. Aunque se han desarrollado muchas teorías que intentan

explicar como se genera la percepción del olor molecular, la teoría

más aceptada es la del encaje o acoplamiento (Amore, 1970).

El olor debe diferenciarse claramente del aroma, que es la

percepción de las substancias aromáticas después de introducirse los

alimentos en la boca y trocearlos, llegando al sistema olfativo por vía

retronasal.

El olor y el aroma característico de cualquier fruta es debido a la

existencia de las substancias aromáticas presentes en la piel y en la

pulpa, formando una compleja mezcla de componentes orgánicos

muy relacionados con el proceso de maduración, ya que la mayoría

se sintetizan durante la fase climatérica. Para interpretar el aroma de

un fruto es necesario conocer la naturaleza, cualidad, cantidad e

intensidad aromática de cada componente (Medina et al., 1970).

También es importante conocer a lo largo del desarrollo del fruto

como se modifica su composición en cantidad y en tipo de

substancias (Nursten, 1970).

III. MATERIALES Y METODOS

3.1 Reactivos

Solución de NaOH 0,1N, 0,05N

Indicador de fenolftaleína


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3.2 Materiales

- Bureta de 10 mL

- Pipeta de 1, 5, 10 mL

- Matraz de 150 mL

3.3 Equipo

- Termómetro

- Refractómetro

- Penetrometro

3.4 Procedimiento

3.4.1Madurez fisiológica: Seleccionar los frutos en estado de

madurez fisiológica y procurar que estos no tengan problemas

de daños mecánicos, por insectos, enfermedades o algún otro

tipo de alteración.

3.4.2Madurez de consumo: Medir las características deseables

para su consumo de cada fruta u hortaliza (color, sabor, aroma,

textura, composición interna) propio de cada una de ellas (fruta

y hortaliza).

3.4.3Determinación de sólidos solubles

Esta determinación se realizara con el refractómetro, es un

instrumento que mide la concentración de sólidos solubles del fruto.

3.4.4Determinación de acidez titulable


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1. Pesar 5 g de fruta carnosa y agregar 50 mL de agua destilada

hervida y fría, y proceder a licuar.

2. Filtra en un filtro grueso

3. Colocar 10 ml en un vaso precipitado de 50 mL.

4. Agregar 3 gotas de fenolftaleína

5. Titular con NaOH 0,01N para manzana o similares para cítricos

NaOH 0,1N y anotar los gastos.

6. Realizar los cálculos

3.4.5Contenido de almidón (prueba cualitativa)

1. Efectuar el corte transversal, a la mitad de los frutos

2. Preparar una solución de yodo que contenga 10 g de yodo y 25

g de yoduro de potasio en un litro de agua.

3. Impregnar la superficie de la fruta con la solución de yodo de la

siguiente forma: Poner un poco de solución de yodo en una

placa petri y luego colocar la fruta durante 1 minuto.

4. Posteriormente sacar la fruta y mantener boca arriba un

minuto, lavándose después con agua el yodo de la superficie.

5. Lave la superficie con agua.

6. Obsérvese el patrón de color obtenido, una coloración intensa a

lo largo de la superficie indicará presencia de almidón.

3.4.6Determinaciones subjetivas (color, firmeza, sabor)

1. Se realizaran las pruebas de color, firmeza y sabor en frutos con

diferentes grados de madurez. Esta se determinaran por medio

del tacto, gusto y de forma visual, según corresponda.

2. Se elaboraran cuadros comparativos de cada una de las

determinaciones con tomas fotograficas.


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IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

Sistematizar toda la información obtenida en forma de cuadros y

graficas. Posteriormente, proceder a discutir los resultados

auxiliándose de la bibliografía, tratar de deducir las posibles causas

que provocaron esto.

V. CONCLUSIONES

VI. CUESTIONARIO

1. Defina los siguientes conceptos:

a) Maduración.

b) Madurez fisiológica.

c) Madurez de consumo.

d) Senescencia.

2. Describa los cambios químicos que ocurren durante la maduración

y senescencia de algunos frutos.

3. Menciona los constituyentes químicos que se degradan y los que

se sintetizan durante el proceso de maduración.

4. ¿Que importancia tienen los indices de cosecha, en los productos

agricolas?

5. Mencione los indices de cosecha que se pueden utilizar y que

parametros se conssideran en cada uno.

6. Clasifique los productos agricolas de acuerdo a su ritmo

respiratorio (climatéricos y no climatericos).

VII. BIBLIOGRAFÍA


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1. Pantastico, E. R. 8. 1984. Fisiología de la post-cosecha, manejo y

utilización de frutas y hortalizas tropicales y subtropicales.

Segunda edición. Editorial CECSA, México.

2. Wills, R. H. H. Y 1. H. Ice. 1992. Fisiología y manipulaci6n de frutas

y hortalizas postrecolección. ACRI81A, S. A. España.

3. Panasiuk D.; Talley F.D.; Sapers G.M., Correlation betweem aroma

and volatile composition of Macintosh apples, J.Food Science

(1980) vol 45, 989-991

4. Amore J.E., Mollecular basis of odour, Thomas C.C. Ed. Springfield,

Illinois, USA,1970, 10-27.

5. Medina I., Suárez J.J, Martinez J.L., Aromas alimentarios (1 y 2),

Alimentación, equipos y tecnología, (1994) Junio 87-92

6. Nursten H.E., Volatile compounds: the aroma of fruits en: The

biochemistry of fruits and their products Food science and

technology 1: A series of monograph, Ed. A.C. Hulme, Academic

Press London and New York (1970) 239-267.


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