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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.
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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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