INFLUENCIADELATEMPERATURA YELTIPODECORTEENLATASA RESPIRATORIADELAPIÑA
Alumnas: Sarah Agramonte, Nahia Armentia
Tutores:EsterAlonsoyJavierEscobar
RESUMEN
La demanda de productos mínimamente procesados ha aumentado recientemente debido al estilo de vida actual La necesidad de preservar en las mejores condiciones estos productos frescos requiere el estudio de los factoresqueafectansuvidaútil
Se realiza un estudio exhaustivo de las tasas respiratorias del CO2 y O2 en trozos de piña cortada (Ananas Comosus L) en función de dos factores: tipo de corte y a distintas temperaturas Elobjetivoesladeterminación de las condiciones ópticas que se requieren para la preservación de laspropiedadesfísico-químicas delapiña durantemástiempo
Las tasas respiratorias (TR) aumentaron, tanto en términos de consumo de O2 como de producción de CO2, aumentaron con la temperatura ajustándose Se ha realizado elestudiocinéticodelprocesodedegradacióndela piña por respiración según el modelo deArrhenius Lastasasrespiratoriasdelafrutatroceadaalamitadentres cortada en vertical fueron superiores a las de las medias piezas, como consecuencia del estrésprovocadoporel corte en la fruta Por otrolado,laspiñasalos20ºCpresentanmayorestasasderespiracióndebidoaqueamayor temperaturamayoractividadrespiratoriaacelerandoasíelprocesodemaduración
Palabrasclave:piña,tasarespiratoria,mínimamenteprocesado,Arrhenius
ABSTRACT
The demand for minimally processed products has increased recently due to today's lifestyle. The need to preservethesefreshproductsinthebestconditionsrequiresthestudyofthefactorsthataffecttheirusefullife.
An exhaustive study of the respiratory rates of CO2 and O2 in fresh-cut pineapple (Ananas Comosus L) chunks is carried out based on two factors:cut-size and at different temperatures. The objective is the determination of the optical conditions that are required for thepreservationofthephysical-chemicalproperties ofthepineappleforalongertime.
Respiratory rates (RT) increased, both in terms of O2 consumption and CO2 production, increased with temperature. The kinetic study of the pineapple degradation process by respiration has been carried out accordingtotheArrheniusmodel.Therespiratoryratesofthefruitcutinhalfinthreeverticallywerehigherthan those of the half pieces, as a consequence of the stress caused by the cut in the fruit. On the other hand, pineapples at 20ºC have higher respiration rates because the higher the temperature, the higher the respiratory activity,thusacceleratingtheripeningprocess.
Keywords:pineapple,respiratoryrate,minimallyprocessed,Arrhenius
1. Estadodelacuestión
Actualmente, la demanda hacia los productos frescos se ha incrementado notablemente debido a que cada vez se es más consciente de la necesidad de llevar un estilo de vida saludable (de Siqueira Oliveira et al, 2020, 151) Además, es cada vez más común tener un ritmo devidamuyajetreadoenel que ahorrar tiempo y buscar comodidad es prioridad Ahíesdondeentranlosproductosnosolofrescos, sino que también cortados y pelados; es decir, listos para consumir pero sin ser cocinados ni llevar aditivos Estos productos mínimamente procesados también se denominan alimentos de cuarta gama, Nuncio (2017) explica que son productos de alta calidad, mantienen su frescura y sus propiedades ofrecentodaslasgarantías,sonmuycómodosyprácticosdeconsumir
El envasado de este tipo de productos se ha convertido en uno de los instrumentos de marketing más valorados en la industria alimentaria,yaqueademásdealmacenarelproductoyasegurarsucalidad y seguridad, es la principal carta de presentación al consumidor y supone un desafío para este tipo de industria. En este tipo de envasados es muy importante la permeabilidad a los gasesyaquedebentener una adecuada concentración dentro del envase. El envasado en atmósfera modificadaseusaparaalterar la composición de los gases delinteriordelenvaseycrearunentornomodificado.Estatécnicareduceel oxígenoyaumentaeldióxidodecarbonoambientalparareducirladegradación(Zagory&Kader,1988). Este método, unido a la aplicación de frío preserva la calidad y extiende la vida útil del producto. (Nicola&Fontana,2014).
En general, el deterioro de la calidad y la vida útil de los alimentos frescos sedebealapérdidade agua, el crecimiento microbiano, la oxidación, el deterioro de la textura y el sabor, y el aumento de la tasa de respiración y el proceso de maduración (Martin-Belloso, Soliva-Fortuny, & Oms-Oliu, 2006). Además, el hecho de cortar, pelar, triturar o rebanar un producto, implicaunrápidodeteriorodelafruta ya que, las frutas o verduras intactascontienenciertasenzimasycompuestosfenólicos,quepermanecen compartimentados en el retículo endoplásmico hasta que se corta la fruta. Una vez que una fruta se magulla o se corta, lo que provoca la alteración de su estructura celular nativa, da como resultado la interacción de ciertas enzimas (polifenol oxidasas, catecol oxidasas, etc.) y compuestos fenólicos. El producto recién cortado sufre así un pardeamiento enzimático en presencia de oxígeno (Sucheta et al., 2020,32).
Justamente por el aumento en la demanda y por lotantotambiénenlaproduccióndelosproductos de cuarta gama, retrasar el deterioro de estos es uno denuestrosobjetivos Paraello,hayvariosfactores que deben de ser controlados: el tipo de corte, la tasa respiratoria, la atmósfera, la temperatura, el tiempo,lapermeabilidaddelfilmdondeseencuentra,losmicroorganismos,etc
La vida útil es el tiempo que un alimento permanece inocuo, que mantiene una calidad adecuada desde su elaboración hasta su deterioro, pero nosolomicrobiológicamentesinoencuantoapropiedades fisicoquímicas, nutricionales y sensoriales Esta depende de las características innatas de los alimentos asícomodelosmétodosdeconservacióndeestos(Vidal,2014)
Así mismo, como explica la organización FACUA-Consumidores en Acción (2015) el producto debe cumplir con lasdeclaracionesquetieneeletiquetado Laetiquetaesunodelosmétodosdecontrol que garantiza la seguridad de quien compra dicho producto En ella, deben aparecer obligatoriamente distintos datos como la información nutricional delproducto,sudenominación,sutrazabilidad,fechade caducidad,asícomolascondicionesdeconservaciónyutilización
1.1. Contextualización
En España, los alimentos de cuarta gama se introdujeron en los años 80 en la empresa navarra Vegamayor.Pocoapocofueronextendiéndoseatodoelterritorioespañol,primeramente en el sector hostelero y más tarde en los hogares donde lademandadeestetipodealimentosha crecido de manera exponencial debido a los cambios en los hábitos de vida de la población
(Garayoa,2012).
La orografía navarra y su localización geográfica le hacen tener unas condicionesclimáticas excelentes para la obtención de buenas cosechas. Navarra encabeza el ranking de comunidades en materia de innovación de la industria agroalimentaria y sirve de referente al resto de comunidades. Es una industria digitalizada y comprometida con elmedioambiente.Segúndatos del Gobierno deNavarraestesectorcomprendeunaparteimportantedelaeconomíaNavarra,ya que aporta a nuestra Comunidad el 14% del PIB industrial, convirtiéndose en elsegundosector delaeconomíaforal,despuésdelaautomoción
1.2. Respiracióndefrutas
La respiración en las frutas depende de varios factores como su variedad o nivel de maduración, así como la temperatura y la composición de los gases circundantes Hay una relación inversa entre la tasa de respiración y su vida útil: cuanto mayor sea su tasa de respiración, menor es su vida útil y más perecible es por tanto el producto Por lo tanto, es imprescindible vigilar y regular adecuadamente este proceso durante dicho periodo (Carballo, 2003)
El crecimiento y maduración del fruto está asociado a la intensidad respiratoria De forma esquemática, el proceso de la respiración, que implica un gran número de reacciones metabólicas, comienza a nivel de las hojas, las cuales captan energía solar y a través de la fotosíntesisalmacenancompuestosorgánicos
La respiración aerobia, es el proceso por el cual los materiales orgánicos almacenados, carbohidratos, ácidos orgánicos y grasas, son degradados oxidativamente hasta moléculas más simples (CO2 y agua) con liberación de energía (ATP y calor). La glucólisis, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs), y la cadena de transporte de electrones son rutas metabólicasdelarespiraciónaeróbica.
Así, si el material orgánico degradado es una molécula de glucosa, el proceso podría representarsecomo(Ortolá Ortolá, M. (2020)):
C6 H12 O6 +6O2 →6 CO2 +6H2O+274kcal(ATP)+calor Ecuación 1: Respiración aeróbica de la glucosa
1.3. Relacióndelapreservacióndelafrutacortadaconlatasaderespiración Según explica la empresa Decco Ibérica (2017) uno de los principales factores que hay que tener en cuenta en el periodo de post-cosecha de frutas y verduras y que está estrechamente relacionado con la vida útil delproducto,eslarespiración(ecuación1).Esteprocesoesbásicoy durante su desarrollo sustancias como los azúcares y el almidón son oxidados dando lugar a el consumodeoxígenoylaproduccióndedióxidodecarbono.
Una vez el fruto ha sido recolectado, continúa vivo a expensas de las reservas, las cuales, a través de la glicólisis y el ciclo de Krebs, son transformadas mediante oxidación enzimática en productos primarios necesarios para la síntesis de nueva materia viva y energía (Ortolá Ortolá, M (2020))
Entonces, si la respiración consume reservas orgánicas, la velocidad a la cual transcurre la reacción condiciona la vida útil de la fruta y el avance de la maduración tras la recolección (Ortolá Ortolá, M (2020))
1.4. Métodosdeanálisisdelatasaderespiración:estáticosydinámicos
Entre los métodos experimentales más utilizados para medir la tasa de respiración podemos
destacartres:
1.4.1. Método estático/cerrado
Consiste en colocar el producto en un recipiente impermeable y cerrado con una concentración de aire inicial conocida midiéndose directamente los cambios en las concentraciones de O2 y CO2 del espacio de cabeza del envase, resultantes de la respiración delproductovegetaldespuésdeundeterminadoperiododetiempo.Esteserá elutilizado(Ortolá Ortolá, M. (2020)).
1.4.2. Método dinámico/de flujo
Consiste en hacer pasar un flujo de aire de concentración conocida en O2 y CO2, a través de un recipiente hermético que contieneelflujo.Latasaderespiraciónsecalcula mediante la diferenciadeconcentracióndeO2y/oCO2entrelosconductosdeentraday salida(Ortolá Ortolá, M. (2020)).
1.4.3. Método
Este método essimilaralmétodoestáticoperoseutilizaunenvasesemipermeableen vez de un recipiente impermeable. Tiene la ventaja de que mantiene el entorno experimentado por los frutos cuando estánenvasados Esunsistemadinámicoenelque las concentraciones de O2 y CO2 cambian en el tiempo antes de que se alcance el equilibrio de la atmósfera interna En este caso el análisis de la atmósfera interna permite determinar la tasa respiratoria del fruto teniendoencuentalapermeabilidaddel materialalosgases(Ortolá Ortolá, M (2020))
Figura 1: sistema estático/cerrado
Figura 2: Sistema dinámico/de flujo
permeable/estacionario
1.5. Definicionesoperacionales
1.5.1. Tasa de respiración
La Tasa respiratoria(TRi) sedefinecomolacantidaddeanhídridocarbónicoemitido y deoxígenoconsumidoporkgdefrutaporhora.Conociendolavariaciónconeltiempo de la concentración de gas en el espacio de cabeza puede calcularse latasarespiratoria, TRi (mLi/kgh)segúnlaecuación(Kays,1991).
TRi= ��[����] ���� ���� ��
Ecuación 2: cálculo de la tasa respiratoria
Siendo:
��[����] ����
:variacióndelaconcentracióndegasi(O2 oCO2)enuntiempot(mLi/mLaireh)
M:masadelamuestra(kg)
Va:volumendeaireenelespaciodecabezadelfrascodevidrio(mLaire)
Si la TR no varía con el tiempo y por tanto con la concentración de gases en el espacio de cabeza,éstapuedecalcularseaplicandolaecuación,siendo y , ��[����2] ���� ��[������2] ���� la pendiente del ajuste lineal de la variación de la concentración de gas(O2 oCO2)con eltiempo
1.5.2. Coeficiente respiratorio
El coeficiente respiratorio (CR) se define como el cociente entre elCO2 emitidoyel O2 consumido. El coeficiente respiratorio es una herramienta para determinar la naturaleza del sustrato utilizado en la respiración. CR cercanos a 1 indican que el sustrato de la respiración es unoscarbohidratos.CRmayoresa1,7indicanrespiraciones anaeróbicas mediante metabolismo fermentativo (formación deCO2 sinconsumodeO2) (LlorcaMascarell,2015)
CR=����(����2) ����(��2)
Ecuación 3: cálculo del coeficiente respiratorio
2. Objetodeestudio
La investigación se ha realizado en el laboratorio del área de Tecnología de alimentos de la Universidad Pública de Navarra donde se ha comprobado la importancia de la tasa de respiración para elegirelmodoóptimodeconservacióndelapiña
En este estudio nos hemos centradoenlainfluenciadelasvariablesdetipodecorteytemperaturaen la tasa respiratoria La piña (Ananas Sativus) es la fruta con la que sehaexperimentado Porunlado,la piña es un producto perecedero,esdecir,quesedebeconsumiralospocosdíasdecomprarlo,yaquelos factores ambientales (comolatemperaturaohumedad)influyenensudescomposiciónporloquesuvida útil es corta Por otro lado, las piñas son frutas grandes cuya preparación requiere pelar, rebanar y desecharlacáscarayelcorazónloquehacequeseadifícilllevarlaparacomerfueradecasa.Sevalorala comodidad del consumo, y la piña recién cortada representa casi el 80% del comercio (Finnegan et al., 2013,47).
Según Ortolá (2020), el tipo de corte es un factor muy importante en el procesado de este tipo de alimentos ya que al estar cortados tienen una mayor tasa respiratoria que los enteros. Esto es debido a que los tejidos heridos con el corte tienen una aceleración de su metabolismo debido al estrés causado queoriginaunarespuestafisiológicaybioquímicadelproducto.
La temperatura influye de forma directa en la tasa de respiración de estos alimentos ya que el aumento de una, provoca elincrementodelaotra,aumentandoasíelprocesodemaduraciónydeterioro Controlando la temperatura en cada etapa, podemos ayudar a alargar la vida útil del producto y evitar daños(Ortolá,2020)
Retrasar la senescencia de los alimentosdeIVgamaesfundamentalenlaindustriaalimentariayestá estrechamente relacionada con la velocidad de respiración del producto Por eso es muy importante determinarestatasaparaelegirlasmejorestécnicasdeconservación
3. Objetivosehipótesis
Los dos objetivos principales planteados en este estudio son: caracterizar las propiedades fisicoquímicas (O1) de la piña Ananas Sativus y analizar los factores que conllevan una mejor preservación de la piña (O2).Delprimeroobjetivoprincipal(O1)sederivanotroscuatro:lamedicióndel pH (O11), el análisis de la acidez total (O12), el análisis de los sólidos solubles (O13) y el análisis del color (O14). Del segundo objetivo principal (O2) derivan dos objetivos más: el análisis de la influencia del tipo de corte en la tasa respiratoria (O21) y el análisis de la influencia de la temperatura en la tasa respiratoria(O22).
Asimismo, las hipótesis propuestas para el objetivo O2 son que el tipo de corte delapiñaconmayor superficieexpuestaalaatmósferapresentaunamayortasarespiratoria(H1)yqueamayortemperaturala TRdelapiñaaumenta(H2)
4. Planexperimental
- Cámaraa5ºC,8ºCy20ºC.
- Cuchillodesinfectadoconunasolucióndehipocloritoal1%.
Figura 3: Objetivos Figura 4: Hipótesis- Botedevidriode3800mLdevolumenconseptum.
- pH-metrodesobremesa(CrisonBasiC20,España).
- Aguadesionizada.
- SolucióndeNaOH0.1M.
- Indicadorfenolftaleína.
- Refractómetroa20º
- Espectrofotómetroportátil(MinoltaCM2500d,USA)
4.2. Materialbiológico
Los experimentos se han llevado a cabo con lavariedaddepiña(Ananas Sativus)mantenida atemperaturaambientehastaelprocedimientodescritoacontinuación
4.3. Metodologíaanalíticadelacaracterizaciónfísico-químicadelapiñaAnanasSativus
Todas las medidas se han hecho por triplicado para asegurar la reproducibilidad Una vez obtenidoslosdatos,elresultadosehaexpresadoconelvalordelamedia±desviaciónestándar
4.3.1. Medida del pH
Se hamedidosegúnelmétodooficialdemedidadepHparaalimentosácidos(AOAC Official Methods 98112) Se ha preparado una pasta homogénea y se ha determinado directamente sobre las muestras con un pH-metro de sobremesa (Crison BasiC 20, España)a20ºC
4.3.2. Medida de la acidez total
Se ha medido según el método oficial de medida de acidez titulable para frutas y derivados de la fruta (AOAC Official Methods 942.15). Se ha preparado una pasta homogénea y se ha tomado10gquesehanllevadohastaunvolumende100ml con agua desionizada,luegoseharealizadounavaloracióncon una solución de NaOH 01 M hasta viraje del indicador fenolftaleínaohastaobtenerunpHde81±02
La acidez total se ha expresado como porcentaje de ácido cítrico(ácidoprincipalenlapiña),paraloquesehautilizadola siguienteecuación:
%���� = ����������������×0 1×0 064×100
Ecuación 4: cálculo del porcentaje de ácido cítrico
Siendo NaOH (mL) el volumen de NaOH utilizado, 01 la molaridad de la NaOH y 0064 los miliequivalentes del ácido cítrico
4.3.3. Medida de sólidos solubles
Se ha medido según el método oficial de medición de sólidos solubles (AOAC Official Methods 932 14C) Se ha medido con medida refractométrica en el refractómetroa20ºCysehanexpresadolosresultadoscomoºBrix
Figura 6: foto medida acidez total4.3.4. Medida del color
Se ha determinado el color de las piñas (pulpa) empleando el espacio de color CIEL*a*b*. Para la determinación de las coordenadas colorimétricas (L*. a*, b*) y de luminosidad se ha empleado un espectrofotómetro portátil (MinoltaCM2500d,USA)y sehaprogramadocomoiluminantelafuentedeluzdedíaD65yobservador10º.
4.4. MetodologíaanalíticaparalamedicióndeCO2 yO2
4.4.1. Procesado mínimo de la piña
La piña se ha cortado con tres tipos diferentes de corte: media, mediaendospartida en vertical y media en tres cortada en vertical a temperatura ambienteenunasuperficie previamente desinfectada. El cuchillo empleado se ha desinfectado con una soluciónde hipocloritoal1%.
4.4.2. Medida de la evolución de los gases CO2 y O2
El consumo de O2 y producción de CO2 (ecuación 1), sehadeterminadomediante un sistema estático cerrado (Figura 1). Para ello, se ha colocado el producto cortado según los tres tipos de cortesenunrecipienteimpermeable(tarrodevidrio)de3800mL de volumen con septum para controlar los gases enelespaciodecabeza.Conociendola concentración de aire inicial, los botes de vidrio se cerrarán herméticamente y manteniéndolos a las diferentes temperaturas del ensayo (5ºC, 8ºC y 20ºC) (Castelló Gómez, M. L., 2008, 32). Para la medición de los gases del espacio de cabeza, se ha utilizado un controlador de gases O2 y CO2 (CheckMate3,Ametek-Mocon,Dinamarca) determinandoasílaconcentracióndeO2 consumidoyCO2 producido.Sehanmedidolos gasesdelespaciodecabezadosvecespordíaduranteunasemana.
Figura 7: tipos de corteEn el estudio de los factores de conservación de la piña cortada, se analizan dos variables independientes: la temperatura (5ºC, 8ºC y 20ºC) y el tipo de corte de la piña (1,2 y3). Asimismo, las concentraciones de oxígeno y de dióxido de carbono medidos durante los experimentos son las variables dependientes. Cada experimento se ha realizado por triplicado para asegurar la reproducibilidad por lo que nos darán 27 resultados. En primer lugar, se ha analizado la evolución de los gases de oxígeno y de dióxido de carbono frentealtipodecorteyporotrolado,sehaanalizadolavariaciónde dichos gases frente a la temperatura. Una vez obtenidos los datos, el resultado se ha expresadoconelvalordelamedia±desviaciónestándar.
5. Resultadosydiscusión
5.1. Caracterizaciónfísico-químicadelapiñaAnanasSativus
La materia prima empleada en los ensayos ha sido caracterizada fisicoquímicamente para conocer la homogeneidad de la misma. En la tabla que se muestra a continuación (tabla 2) se puedenobservarlosresultadosobtenidosdelaspruebasfisicoquímicas.
Figura 8: Foto medición gases
Tabla
5.2.
Resultadosexperimentales
Los datos obtenidos se analizan a continuación Se han estudiado dos aspectos diferentes: la evolución de los gases CO2 yO2 frentealtipodecorte(1,2y3)ylaevolucióndelosgasesCO2 yO2 frentealatemperatura(5ºC,8ºCy20ºC)alolargodeunperiodode164horas.
5.2.1. Evolución de los gases CO2 y O2 con los diferentes tipos de corte:
Se observa una evolución de los gases de oxígeno y de dióxido de carbono debido a la respiración de la piña (ecuación 1).Detalmaneraquealos5ºC(Figura9a)laevolucióndeCO2 a lo largo de las 164 h aumenta a lo largo del tiempo desde 0,003 mL CO2/mL hasta los 0,120 mL CO2/mL. Por otro lado, el O2 disminuye a lo largo deltiempodesde0,202mLO2/mLhasta 0,099 mL O2/mL. Esto se debe a que lapiñaestárespirandoyenesemetabolismoproduceCO2 y consume O2 (ecuación 2) Al aumentar la temperatura a 8ºC (Figura 9b) el aumento de la concentración de CO2 es más rápido llegando a una concentración de 0,295 mL CO2/mLdesde 0,004 mL CO2/mL espacio de cabeza a las 164h, duplicando a los 5ºC En cuanto al O2, disminuye más rápidamente quealos5ºC,desdelos0,201mLO2/mLhastalos0,01mLO2/mL A los 20ºC (Figura 9c) es cuandomásrápidoaumentaelCO2 ydisminuyeelO2 desdelos0,006 mL CO2/mL hasta los 0,745 mL CO2/mL ydesdelos0,2mLCO2/mLhastalos0mLCO2/mLa las 72 h respectivamente Por lo tanto, podemos deducir que en el corte 1, al aumentar la temperatura la piñarespiramásrápidamenteconsumiendomásrápidamenteelO2 yproduciendo CO2
Al igual que con el corte 1, en el corte 2 laevolucióndeCO2 alolargodelas164haumentaa lo largo del tiempo, pero esta vez, desde 0,006 mL CO2/mL hasta los 0,208 mL CO2/mL Por otro lado, el O2 disminuye a lo largo deltiempodesde0,198mLO2/mLhasta0,046mLO2/mL Al aumentar la temperatura a 8ºC (Figura 10b) el aumento de la concentración de CO2 es más rápido llegando a una concentración de 0,302 mL CO2/mL desde0,007mLCO2/mLespaciode cabeza a las164h.EncuantoalO2,disminuyemásrápidamentequealos5ºC,desdelos0,2mL O2/mL hasta los 0,023 mL O2/mL. A los 20ºC (Figura 10c) es cuando más rápido aumenta el CO2 y disminuye el O2 desde los 0,007 mL CO2/mL hasta los 0,811 mL CO2/mL y desde los 0,199 mL CO2/mL hasta los 0 mL CO2/mL a las 72 h respectivamente. Por lotanto,enelcorte 2, al aumentar la temperatura, la piña también respira más rápidamente consumiendo más rápidamenteelO2 yproduciendoCO2.
Al igual que en los cortes 1 (mitad) y 2 (media en dos cortadaenvertical),elcorte3(mediaen tres cortada en vertical), a los 5ºC (Figura 11a) la evolución de CO2 a lo largo de las 164 h aumenta a lo largo del tiempo, pero esta vez, desde 0,008 mL CO2/mL hasta los 0,182 mL CO2/mL Por otro lado, el O2 disminuye a lo largo del tiempo desde 0,202 mL O2/mL hasta 0,045 mL O2/mL Alaumentarlatemperaturaa8ºC(Figura11b)elaumentodelaconcentración de CO2 es más rápido llegando a una concentración de 0,328 mL CO2/mL desde 0,01 mL CO2/mL espacio de cabeza a las 164h. En cuanto al O2, disminuye más rápidamente que a los 5ºC, desde los 0,198 mL O2/mL hasta los 0,004 mL O2/mL. A los 20ºC (Figura11c)escuando más rápido aumenta el CO2 y disminuye el O2 desde los 0,014 mL CO2/mLhastalos0,851mL CO2/mL y desde los 0,198 mL CO2/mL hasta los0mLCO2/mLalas68hrespectivamente.Por lo tanto, en el corte 3, al aumentar latemperatura,lapiñaaligualqueenloscortes1y2respira másrápidamenteconsumiendomásrápidamenteelO2 yproduciendoCO2.
5.2.2. Tasa de respiración (TR) y Coeficiente respiratorio (CR) según diferentes tipos de corte
En la tabla 1 están expresados los valores de la tasaderespiracióndelosgasesO2y CO2 segúnlosdiferentestiposdecorte(1,2y3)ytemperaturas(5ºC,8ºCy20ºC)conla ecuación2.Tambiénestáexpresadoelcoeficienterespiratorioconlaecuación3.
Tabla 3: Tabla resumen de los datos obtenidos de mediación de TR CO2 y TR O2 a diferentes temperaturas y según el tipo de corte. Fuente: Elaboración propia.
Por un lado, la tasa de respiración (TR) del CO2 es menor en el corte 2, después el
corte 1 y finalmente el corte 3 es el que mayor TRpresenta.Porotrolado,laTRdel O2 es menor en el corte 1, siguiéndoleelcorte2yfinalmenteelcorte3conlamayor TR a excepción de los 20ºC en los que el corte 2 presenta menor TR que elcorte1. Lo queescomúnalasTRtantodeO2 comodeCO2 esquecuantomayortemperatura mayorTR.
En cuanto al coeficiente respiratorio (CR), todos los resultados danunvalorcercano a la unidad, lo que indica que se está utilizando como sustrato carbohidratos Si los CRfueranmayoresa1,7indicaríaneliniciodelarespiraciónanaeróbica
5.2.3. Evolución de los gases CO2 y O,2 a las diferentes temperaturas
Como se observa en la Figura 12a) la evolución de CO2 a lo largo de las 164 h aumenta progresivamente desde el 0,003 hasta el0,12alolargodeltiempo,estosedebeaquelapiñaestá respirando y en ese metabolismo produce CO2, sin embargo la concentración de O2 disminuye desde 0,202 hasta 0,1. En la figura 12b) el aumento de la concentración de CO2 es más rápido desde el 0,006 hasta el 0,208 y el O2 disminuye de la misma manera desde 0,198 hasta 0,046 conforme avanza eltiempodelestudio PasalomismoenelcasodelaFigura12c),aumentandoel CO2 desdeel0,008hastael0,182ydisminuyendoelO2desde0,202hasta0,045
Figura 13: d) evolución de la concentración de CO2 y O2 en el espacio de cabeza para la temperatura 8ºC a los diferentes cortes: a) Corte 1, b) Corte 2 y c) Corte 3 durante 164 horas. La barra de error muestra la desviación estándar de las mediciones realizadas por triplicado. Las líneas discontinuas representan el tramo lineal. Fuente: Elaboración propia.
Como se observa en la Figura 13a) la evolución de CO2 a lo largo de las 180 h aumenta progresivamente desde 0,004 hasta el 0,295 a lo largo del tiempo , estosedebeaquelapiñaestá respirando y en ese metabolismo produce CO2, sin embargo la concentración de O2 disminuye desde 0,201 hasta 0,010. En la figura 13b) el aumento de la concentración de CO2 es más rápido desde el 0,007 hasta el 0,302 y el O2 disminuye de la misma manera desde 0,200 hasta 0,023 conforme avanza eltiempodelestudio.PasalomismoenelcasodelaFigura13c),aumentandoel CO2 desdeel0,010hastael0,328ydisminuyendoelO2desde0,198hasta0,004.
Como se observa en la Figura 14a) la evolución de CO2 a lo largo de las 180 h aumenta progresivamente desde 0,006 hasta el 0,745 a lo largo del tiempo , estosedebeaquelapiñaestá respirando y en ese metabolismo produce CO2, sin embargo la concentración de O2 disminuye desde 0,200 hasta 0,000. En la Figura 14b) el aumento de la concentración de CO2esmásrápido desde el 0,007 hasta el 0,811 y el O2 disminuye de la misma manera desde 0,199 hasta 0,000 conforme avanza eltiempodelestudio.PasalomismoenelcasodelaFigura14c),aumentandoel CO2 desdeel0,013hastael0,694ydisminuyendoelO2desde0,197 hasta0,018.
Tabla 4: Tabla resumen de los datos obtenidos de mediación de TR CO2 y TR O2 a diferentes cortes y según la temperatura. Fuente: Elaboración propia.
Por un lado, la tasa de respiración (TR)delCO2 esmenorenlatemperatura5ºC,despuésenla de 8ºC y finalmente la de 20ºCeslaquemayorTRpresenta Porotrolado,laTRdelO2 esmenor en la temperatura de 5ºC siguiéndole la de 8ºC y finalmente la de 20ºC con la mayor TR a excepción de el corte dos cuartos que es menor que en la temperaturade8ºC Loqueescomúna las TR tanto del O2 como del CO2 es que cuanto más incrementamos la temperatura, mayoresla tasaderespiración
En cuanto al coeficiente respiratorio (CR), al igual que ocurre con el estudio de los cortes, todos los resultados dan un valor cercanoalaunidad,loquesignificaqueseestáutilizandocomo sustrato carbohidratos. Si los CR fueran mayores a 1,7 indicarían el inicio de la respiración anaeróbica.
5.2.5. Influencia de la temperatura en la tasa respiratoria (modelo de Arrhenius) Independientemente de la tasa absoluta de respiración, los incrementos en la temperatura generan incrementos exponenciales de la respiración Por esta razón, la modelización del tipo Arrhenius se suele ajustar bien al comportamiento de las frutas almacenadas a distintas temperaturas(Fonsecaetal,2002)
La influencia de la temperatura en la tasa respiratoria se ha analizado mediante el ajuste del modelodeArrhenius(Ecuación4).
TR=K*e (-Ea/R)*(1/T)
Ecuación 4: Influencia de la temperatura en la TR (modelo Arrhenius)
donde TR es la tasa respiratoria (mL/ kg-1h-1),keslaconstantepreexponencial(mLkg-1h-1),Ea la energía de activación (kJ/mol), R es la constante de los gases (0.008314 kJmol-1K-1) y T la temperatura(K).
En las figuras 4 y 5 se muestran los resultados obtenidos de la linealización de la ecuación anterior. Según este ajuste, enlatabla2semuestranlosvaloresdeEa(kJ/mol),K(mLkg-1h-1)yel coeficiente de correlación cuadrático (R2). Puede observarse que losvalorescorrespondientesa5 ºC se alejan en ambos casos de la recta, lo que podría atribuirse al menor índice de madurez de estamateriaprima,talycomosecomentóanteriormente
De los datos obtenidos, se observa que la energía deactivaciónentérminosdeconsumodeO2 y generación de CO2 se relacionan por un factor de aproximadamente 2 Es decir, se requiere el doble de Ea para iniciar el proceso de respiración que para la producción de CO2 La Ea es muy similarparalastresgeometríasdecorte
6. Conclusiones
Las conclusiones que se han sacado del estudio de la evolución de los gases O2 y CO2 con los diferentes tipos de cortes (1,2 y 3), son que la concentración de los gases en el espacio de cabeza disminuye cuando se trata del O2 y queincrementacuandosetratadelCO2 conformepasaeltiempo.En el caso del O2, cuanto más alta la temperatura (20ºC) antes disminuye la concentración de este gas. En consecuencia, cuanto más baja la temperatura (5ºC) más lento disminuye la concentración de O2. En el caso del CO2 cuanto másaltalatemperatura(20ºC)másymásrápidamenteaumentalaconcentraciónde este gas. En este sentido, cuanto más baja la temperatura (5ºC) menos y más lentamente aumenta la concentración de CO2. Esto es común a todas las gráficas (figuras 9, 10, 11), pero en el tercer corte (mitad en tres cortada en vertical) sequedaantessinO2 yaumentaanteslaconcentracióndeCO2 queen el resto y en el primer corte (mitad) es en el que menos aumentalaconcentracióndeCO2 ymástiempo necesita para quedarsesinO2.Porloqueelcortepareceproducirunestrésalafrutaquesetraduceenun aumentoenlaemisióndeCO2yconsumodeO2.Deestaforma,seconfirmalahipótesis1.
Las conclusiones que se han sacado del estudio de la evolución de los gases O2 y CO2 con las diferentes temperaturas (5ºC, 8ºC y 20ºC) , son que al igual que pasa con el estudio de los cortes, la concentración de los gases en el espacio de cabeza disminuye cuando se trata del O2 y que incrementa cuando se trata del CO2 conforme pasa el tiempo. Cuanto más alta es la temperatura (Figura 14) , más
rápido disminuye la concentracióndeO2 ymásrápidoaumentaladeCO2 yalcontrario,cuantomásbaja es la temperatura (Figura 12), más lentamente disminuye la concentración de O2 y más rápidamente aumentaladeCO2.Deestaformaquedaconfirmadalahipótesis2.
7. Limitacionesyperspectivasfuturas
Aunque en este estudio no se han encontrado limitaciones en cuanto a la metodología utilizada , el factor limitante ha sido el tiempo Este trabajo experimental lo hemos llevado a cabo durante una semana Nos hubiera gustado haber realizado más medidas a diferentes temperaturas y en otras condiciones
También nos hubiera gustado realizar un tratamiento estadístico ANOVA para estudiar la influencia delatemperaturaycorteenlatasarespiratoria.
Como futuras líneas de investigación sería interesante desarrollar también unestudiosemejantepero utilizando atmósfera modificada. Como ya hemos dicho anteriormente, es una técnica que reduce el oxígeno y aumenta el dióxido de carbono ambiental para reducir la degradación de la fruta, una vez procesadayenvasada.
Otra posible línea de investigación sería utilizar algún recubrimiento o tratamiento de inmersión (“dippingtreatment”),comoácidocítricooácidoascórbico,sobrelafrutaaestudiaryvercómoleafecta alarespiración(esunprocesoquesehaceenlaindustriadealimentosdeIVgama)
Por otro lado, también aportaría valor poder investigar sobre otras frutas de interés de cuarta gama quenohayansidoestudiadastodavía.
8. Agradecimientos
Este trabajo no podría haberse realizado sin la ayuda de nuestra tutora de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), Dra Carmen Barba, que nos ha ofrecido su ayuda incondicional ydeformaaltruista, en todo momento Queremos mostrar nuestro agradecimiento a la UPNA por habernos ofrecido sus laboratorios para larealizacióndelaparteexperimentaldeestetrabajo,asícomosuministradolamateria prima a estudiar Gracias a los tutores del Instituto Plaza de la Cruz, Ester AlonsoyJavierEscobar,por todo suapoyoyseguimientoalolargodeestainvestigación Porúltimo,ponerenrelieveelProgramade Bachillerato de Investigación del IES Plaza delaCruz,quenoshabrindadolaoportunidaddeiniciarnos enlainvestigación
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ANEXOS
GráficasparacalcularenergíadeactivaciónyconstanteK:
