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FISIOLOGÍA Y TECNOLOGÍA POSTCOSECHA
Durante los últimos diez años la producción de productos hortofrutícolas de
importancia comercial en México, se ha elevado desde alrededor de 15.0 millones
de toneladas hasta más de 21.0 millones, considerando únicamente 39 productos
(19 de hortalizas y 20 de frutas); sin embargo, en el país se produce una mayor
variedad de productos que lo sitúan como el 4º lugar en términos de biodiversidad.
Los productos hortofrutícolas son altamente perecederos, lo que les hace
proclives a diversos daños y por tanto a pérdidas de la producción. El alto grado
de perecibilidad de estos productos, combinado con la diversidad de mercados y
sistemas de comercialización, dificulta la aplicación de metodologías confiables
para la evaluación del nivel de pérdidas postcosecha, tanto de manera global como
de productos en específico. Las pérdidas postcosecha pueden ser evaluadas en
términos económicos, cuantitativos, cualitativos y nutricionales:
a) Económicas: Se refiere a la reducción del valor económico como resultado
de pérdidas físicas.
b) Cuantitativas: Involucra la reducción en peso (debido a pérdidas de agua
por transpiración o de materia seca por respiración).
c) Cualitativas: Las cuales son descritas por comparación con estándares de
calidad aceptados localmente; resultan difíciles de evaluar ya que se
miden aplicando conceptos subjetivos (por ejemplo “daño o daños).
d) Nutricionales: Incluye pérdidas en nutrientes (azúcares, proteínas, otros),
vitaminas y minerales.
Las pérdidas postcosecha se evalúan desde la cosecha, manejo en campo,
acondicionamiento, empaque, almacenamiento, transporte, distribución, y venta
(cadena postcosecha). No incluye aquellas que se presentan durante la etapa de
producción (pérdidas precosecha), no obstante muchos factores que inciden
durante la fase de producción incrementan la sensibilidad a daños y pérdidas de la
calidad de los productos hortofrutícolas una vez que han sido cosechados.
PRODUCCIÓN POSTCOSECHA
Sistema Producción ---- Cosecha ---- Acondicionamiento ---- Almacenamiento ---- Comercialización
CADENA POSTCOSECHA
Calidad: Es una combinación de características, atributos o propiedades que le dan valor
al producto.
Daño: Se refiere al deterioro que experimenta un producto (debido a causas biológicas o
no biológicas) y que conduce a su rechazo.
Pérdida: Se refiere a la desaparición global o de cualquiera de los atributos del producto.
PROBLEMAS DURANTE LA CADENA POSTCOSECHA
COSECHA
Producto Cosecha Empaque Transporte Selección Almacén Venta
Frutas Inadecuada Sobrellenado Manejo Inadecuada Cambios Manchado
madurez brusco maduración químicos
Raíces Excesiva Daños Raspaduras Malformación Curado Brotación
humedad* mecánicos inadecuado
Tubérculos Daños Daños Raspaduras Malformación Curado Pudriciones
mecánicos mecánicos inadecuado (hongos)
Hojas Pudriciones Capacidad Alta to
en Sobrecortado Marchitez Pudriciones
inadecuada tránsito (bacterias)
Flores Senescencia Acomodo Alta to
en Inadecuado Color Pérdida
inadecuado tránsito desarrollo anormal de color
Tallos Inadecuado Quebraduras Alta to
en Malformación Elongación Secado
método de tránsito anormal externo
cosecha
Bulbos Insuficiente Raspaduras Manejo Deformación Brotación Secado
desarrollo brusco externo
( Pantastico, E.R.B. and Bautista, O.K.)
La magnitud de pérdidas postcosecha de frutas y hortalizas en estado fresco se
estima en cerca de 5 a 25% en países desarrollados y 20 a 50% en países en vías de
desarrollo, esto dependiente del producto (especie y cultivar o variedad), grado de
perecibilidad, condiciones agroclimatológicas de desarrollo, características de
manejo postcosecha, tipo de mercado y requerimientos de calidad. Para establecer
programas de control de las pérdidas postcosecha se requiere:
1) Entender los factores biológicos y ambientales involucrados
con el deterioro.
2) La aplicación racional de tecnologías postcosecha tendientes
a controlar los cambios relacionados con la maduración y
senescencia y con esto mantener la calidad del producto.
I. Características Generales de las Flores, Frutas y Hortalizas
A. Son tejidos vivos
1.- Están sujetos a continuos cambios después de cosechados
a) Algunos cambios son deseables
b) Otros no son deseables
2.- Algunos cambios no pueden ser detenidos (controlados hasta ciertos
límites)
3.- Sujetos al deterioro y muerte
B. Presentan un alto contenido de agua
1.- Sujetos al marchitamiento
2.- Mayor sensibilidad a daños mecánicos
3.- Alto calor específico
C. Sujetos a daños fitopatológicos
1.- Desarrollo de pudriciones
2.- Ataque de insectos
D. Diversidad
1.- En estructura morfológica
2.- En composición
3.- En comportamiento fisiológico
Conclusiones: Es importante el entendimiento de las diferencias y similaridades
que existen entre productos para establecer sistemas de manejo postcosecha
comunes, compatibilidad con fines de almacenamiento y transporte, uso múltiple
de equipos y otros.
II. Factores de Deterioro
A. Metabólicos
A.1. Catabolismo general
1.- Respiración: Proceso catabólico normal mediante el cual compuestos orgánicos
(carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos orgánicos) son degradados hasta
productos simples y con liberación de energía. El término oxidación biológica es
más apropiado por lo que ocurre en los diferentes procesos fisiológicos
postcosecha.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Δ
La pérdida de sustancias de reserva por efecto de la respiración induce a:
- Acelerar la evolución de la senescencia
- La pérdida del valor nutricional (valor energético) para el consumidor
- La pérdida del sabor y disminución de la calidad (< dulzor)
- La pérdida de peso seco (importante para productos destinados a la
Deshidratación
Estimación de las pérdidas de peso seco
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Δ
180g 264g
Velocidad Pérdidas de Velocidad de respiración (mg CO2 kg-1.h-1) 180
= ------------------------------------------------------------ X -------
Peso Seco (g.kg-1
.h-1
) 1000 mg g-1
264
mg CO2 kg-1.h-1
Pérdidas Peso Seco (%) = ---------------------- X 0.68
1x104
La velocidad de deterioro (grado de perecibilidad) de las flores, frutas y hortalizas
en estado fresco, es generalmente proporcional a su velocidad de respiración.
2.- Senescencia: Proceso fisiológico asociado con el envejecimiento durante el cual
ocurren una serie de cambios, en su mayoría indeseables, y que conducen al
deterioro y muerte de tejidos o del órgano entero.
A.2. Cambios en componentes químicos
1.- Los cambios en carbohidratos incluyen:
Conversión de Almidón → Azúcar (deseable en frutos, indeseable en papas)
Conversión de Almidón ← Azúcar (endurecimiento: indeseable en chícharos)
2.- Pigmentos: Muchos cambios en pigmentos ocurren durante el desarrollo de los
productos hortofrutícolas y ornamentales; los siguientes cambios se presentan
después de la cosecha y pueden ser deseables o indeseables bajo determinadas
condiciones de comercialización:
a) Pérdidas de clorofila (color verde): deseable en frutas pero no en hortalizas o
plantas ornamentales.
b) Síntesis de carotenoides (colores rojo, amarillo y naranja): deseable en frutas
como cítricos, durazno, tomate y mango; los β – carotenos son precursores de
Vitamina A y por lo tanto son importantes desde el punto de vista nutricional.
c) Metabolismo de antocianinas (colores rojo y azul): su biosíntesis es deseable en
productos como manzana, cereza, fresa, frambuesa, zarzamora, berenjena y
diversas flores de corte (nochebuena).
d) Cambios en antocianinas y otros compuestos fenólicos pueden favorecer el
oscurecimiento de tejidos, lo cual es indeseable ya que afectan la apariencia del
producto.
3.-La degradación de pectinas y otros polisacáridos favorece el ablandamiento de
las frutas durante la maduración y senescencia, lo que incrementa la
susceptibilidad a daños mecánicos y desarrollo de pudriciones.
4.- Cambios en ácidos orgánicos, proteínas, aminoácidos y lípidos influyen en el
sabor y síntesis de aromas, influyendo en la calidad organoléptica de los productos.
5.- Pérdidas en el contenido de vitaminas, principalmente ácido ascórbico o
Vitamina C, lo que conduce a pérdidas de la calidad nutricional.
6.- Metabolismo de lípidos (especialmente lípidos a nivel membrana)
7.- Metabolismo de proteínas (actividad enzimática)
B. Crecimiento y desarrollo anormal
1.- Brotación de yemas en bulbos y tubérculos (ajo, cebolla, papa y camote),
enraizamiento de zanahorias y nabo, son eventos que disminuyen el valor útil del
producto y aceleran su deterioro
2.- La curvatura de espárragos cuando se colocan horizontalmente (geotropismo -),
es un evento que además de afectar la apariencia, favorece el endurecimiento de
tejidos haciendo al producto incomestible. Similar respuesta geotrópica ocurre
gladiolas cortadas cuando se colocan horizontalmente.
3.- Otro evento indeseable relacionado con el crecimiento y desarrollo es la
germinación de semillas dentro del fruto, tal como ocurre en tomates, chiles,
aguacate y mango, entre otros.
C. Pérdidas de agua por transpiración.
Las pérdidas de agua constituyen una de las principales causas que favorecen el
deterioro de las flores, frutas y hortalizas en postcosecha. Principalmente estas
conducen a:
a) Pérdidas de peso del producto
b) Cambios indeseables en la textura
c) Daños por marchitamiento
d) Manchado de tejidos
D. Desórdenes fisiológicos.
Diversos factores del clima y de manejo de la plantación (podas, riegos,
aplicación de sustancias químicas y otros), así como tratamientos postcosecha
(agua o aire caliente, curado, radiaciones ionizantes) y condiciones de
almacenamiento o transporte (temperatura niveles de gases), pueden inducir
respuestas metabólicas indeseables (desórdenes fisiológicos) que afectan la calidad
y vida de anaquel o de frigoconservación de las flores, frutas y hortalizas en estado
fresco. Entre éstos se tienen:
a) Desórdenes por bajas temperaturas como Daños por Frío (que ocurren a
temperaturas de refrigeración) o Daños por Congelación (por exposición a
temperaturas por abajo del punto de congelación del producto).
b) Alteraciones fisiológicas por exposición a altas temperaturas ambientales
mayores a 30º C que inducen pérdidas de color en tomates), por
tratamientos a base de agua o aire caliente (aceleran las pérdidas de la
firmeza en mangos).
c) Por deficiencias nutricionales (bajos niveles de calcio que inducen Mancha
Amarga en manzanas o diversos desórdenes en mango).
d) Alteraciones fisiológicas por altas concentraciones de CO2 y/o bajas de O2
que inducen diversos tipos de manchado, así como la formación de sabores
y aromas desagradables.
E. Daños Físicos.
Varios tipos de daños físicos (heridas, raspaduras, magulladuras, manchado
superficiales y golpes), contribuyen grandemente al deterioro y pérdidas de la
calidad del producto. Su importancia aumenta debido a la mecanización y resultan
en:
a) Daños en la apariencia
b) Favorecen el desarrollo de pudriciones
c) Aceleran el manchado de tejidos
d) Favorecen las pérdidas de agua
e) Incrementan la respiración y producción de etileno
y aumentan el grado de perecibilidad
F. Ataque de Patógenos.
Constituye una de las más importantes causas de pérdidas de productos
hortofrutícolas en pre y postcosecha. Muchos microorganismos atacan a través de
daños mecánicos o desórdenes fisiológicos; en pocos casos infectan tejidos sanos
constituyendo una infección primaria. Asimismo diversos insectos (moscas de la
fruta y otros) dañan al producto y afectan significativamente su calidad. En
general el deterioro se manifiesta por:
a) Desarrollo de pudriciones
b) Daños en la apariencia global
c) Ablandamiento excesivo de tejidos
d) Desarrollo de sabores y aromas desagradables
e) Síntesis de micotoxinas
f) Daños a empaques
g) Aumento de la respiración y síntesis de etileno
II. Factores Externos que Influyen en el Deterioro
A. Temperatura
Constituye el factor ambiental más importante que influye en la velocidad de
deterioro de las flores, frutas y hortalizas en estado fresco. Por cada 10º C de
aumento de la temperatura la velocidad de deterioro aumenta dos o tres veces. La
exposición a temperaturas indeseables resulta en muchos desórdenes fisiológicos.
La temperatura también influye en la forma como etileno, bajas concentraciones
de O2 o altas de CO2 afectan la calidad del producto. La germinación y desarrollo
de patógenos son procesos grandemente afectados por temperatura. Algunos
patógenos, como Rhizopus, son sensibles a bajas temperaturas (< 5º C).
B. Humedad Relativa
La velocidad de pérdidas de agua de las flores, frutas y hortalizas depende del
Déficit de Presión del Vapor de Agua (DPVA) entre la atmósfera interna del
producto y la del ambienta alrededor del producto; el DPVA varia con la
temperatura y humedad relativa (HR) del aire. A una temperatura dada, la
velocidad de pérdidas de agua del producto depende de la HR del aire; así mismo,
a una HR dada, las pérdidas de agua del producto aumentan al elevarse la
temperatura.
C. Composición Atmosférica
La disminución de la concentración de oxígeno (O2) y/o aumento de la
concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera alrededor del producto
en forma no intencional o intencional (Atmósferas Controladas), puede tener un
efecto benéfico o de riesgo al favorecer el deterioro del producto. La magnitud de
dichos efectos depende de: la especie, cultivar o variedad, estado fisiológico, niveles
de O2 y/o CO2 en la atmósfera, temperatura y tiempo de exposición.
D. Etileno
Etileno es una Hormona Vegetal que tiene diversos efectos en las plantas o
cualquiera de sus órganos. En frutos estimula el proceso de maduración (en
algunos casos es deseable y en otros indeseable), en flores y hortalizas acelera la
senescencia y por tanto el deterioro del producto. Etileno es una hormona vegetal
en forma de gas que es desprendida por los tejidos vegetales (entre ellos flores,
frutas y hortalizas en postcosecha) y que tiende a acumularse en la atmósfera
interna del producto, envolturas, empaques, cámaras de almacenamiento y
contenedores. Tanto la maduración como la senescencia pueden ser estimuladas a
concentraciones muy bajas (0.1 ppm ) en la atmósfera circundante. Fenómenos
como la abscisión y brotación de yemas son estimulados por etileno.
E. Luz
La exposición de papas a la luz deberá ser evitada ya que favorece la formación
de zonas verdes debido a la síntesis de clorofila y/o solanina (compuesto tóxico
para los humanos).
F. Otros Factores
Varios compuestos químicos aplicados en pre o postcosecha (fungicidas,
reguladores del crecimiento y antioxidantes, entre otros), pueden resultar
perjudiciales al producto cuando las dosis aplicadas no son las adecuadas
(problemas de residuos) o bien pueden interferir con el metabolismo normal del
producto.
III. Tecnologías Postcosecha Utilizadas a Nivel Comercial
1. Procedimientos para manejo de la temperatura
a) El manejo de la temperatura constituye una de las tecnologías más
importantes para extender la vida de comercialización de las flores, frutas y
hortalizas en estado fresco. Se utiliza con fines de conservación, transporte
y enfriamiento rápido.
b) El manejo adecuado de la temperatura se inicia con la rápida remoción del
calor de campo del producto, utilizando uno de los siguientes métodos de
enfriamiento: Agua fría, hielo troceado, aire frío o vacío.
c) Las cámaras de frigoconservación ingenierilmente deberán ser
adecuadamente diseñadas y equipadas con: Sistemas de construcción y
aislamiento, incluyendo barreras antivapor principalmente en los lados más
calientes del sistema de aislamiento (generalmente hacia el exterior); pisos
altamente resistentes; adecuadas y bien posicionadas puertas para carga y
descarga; efectiva distribución del aire frío; sensibles y adecuada
localización de controles; suficientes tubos de refrigeración (en el difusor)
para minimizar la diferencia las temperaturas entre los tubos y el aire; y
adecuada capacidad de refrigeración para alcanzar la temperatura
deseada. Los productos deberán ser estibados dentro de la cámara con
suficientes espacios entre palets y entre palets y paredes para asegurar una
adecuada circulación del aire.
d) Los transportes con equipo de refrigeración deben ser enfriados antes de
cargar el producto. El retardo entre el enfriamiento después de la cosecha y
carga en los transportes, debe ser evitado. Resulta recomendable el
mantenimiento de una adecuada temperatura durante todo el manejo
postcosecha de los productos (Cadena del Frío).
2. Control de la Humedad Relativa
La humedad relativa puede influenciar pérdidas de agua, desarrollo de
pudriciones, incidencia de algunos desórdenes fisiológicos y uniformidad en la
maduración. La condensación de agua en la superficie del producto por efecto de
transpiración o sobresaturación del aire de las cámaras, puede acelerar el
desarrollo de pudriciones por lo que esta situación debe ser evitada. Una adecuada
humedad relativa para frutas se puede situar en 85-95%, y 90-98% para el caso de
de diversas hortalizas y flores cortadas; en lo que se refiere a cebolla seca y
calabazas se recomienda en 70-75%, en tanto que algunas hortalizas de hoja y de
raíz requieren de 95-100% de humedad relativa.
Para el control de la humedad relativa se aplican las siguientes tecnologías:
a) Adición de humedad al aire mediante el uso de humidificadores (agua
asperjada, en forma de niebla o como vapor).
b) Regulación del movimiento de aire y ventilación en relación a la carga de
producto en la cámara de frigoconservación.
c) La temperatura de los tubos del difusor o evaporador deberá estar en 1º C
cercana a la del aire.
d) Uso de barreras de humedad (aislantes de cámaras de refrigeración o de
vehículos de transporte, líneas de polietileno en palets y películas plásticas
en o como empaques).
e) Láminas de agua en los pisos de las cámaras frigoríficas.
f) Uso de hielo troceado en o fuera de las cajas con producto estibadas dentro
de los vehículos de transporte.
g) Asperjar el producto con agua en los anaqueles de venta al menudeo. Esto
puede ser usado en hortalizas de hoja raíces de estación fría, frutos
inmaduros (chícharo, ejote, calabacita, maíz en mazorca, habas, otros).
3. Complementos al manejo de temperaturas
Muchas tecnologías son utilizadas comercialmente como coadyuvantes para
prolongar la vida útil y mantener la calidad de las flores frutas y hortalizas
durante su manejo en postcosecha. Ninguna de ellas, aplicadas ya sea solas o en
combinación, puede sustituir el efecto favorable del mantenimiento de una
temperatura y humedad relativa óptimas. Entre estas se incluyen:
1. Tratamientos aplicados al producto
a) Curado de algunos frutos, tubérculos y raíces (cítricos, camote)
b) Remoción de exceso de humedad en la superficie del producto
c) Clasificación para retirar producto con daños o defectos
d) Encerado
e) Tratamientos con calor (aire, agua, vapor)
f) Tratamientos con fungicidas
g) Uso de inhibidores de la brotación (papas)
h) Tratamientos con sustancias químicas especiales (antiescalde)
i) Fumigación para control de insectos (Bromuro de metilo)
j) Tratamientos físicos para control de insectos (a base de calor, otros)
k) Radiaciones ionizantes
l) Tratamientos con etileno
2. Tratamientos para manejar el ambiente
a) Empaques
b) Control del movimiento y circulación del aire
c) Control del intercambio de aire y ventilación
d) Remoción de etileno
e) Atmósferas controladas o modificadas
f) Procesos para Sanitización
IV. Avances en Tecnología Postcosecha
1. Mejoramiento de los métodos de preenfriamiento (> eficiencia uso de
energía).
2. Mejorar sistemas de monitoreo de temperatura, humedad relativa y gases
en cámaras de conservación y vehículos de transporte.
3. Mejorar sistemas de carga e inspección para acortar tiempos de transporte.
4. Mejorar sistemas de distribución y promover el mercadeo directo.
5. Aumentar mecanización de la cosecha, manejo en volumen desde campo a
empacadora y durante el transporte a mercados de destino, así como
paletizar las cargas.
6. Definir la compatibilidad de productos para promover las cargas mixtas en
contenedores evitando el uso de aquellos de menor tamaño.
7. Uso de empaques reciclables y ecológicos.
8. Promover el uso de empaques de plástico retornables (útil en ciertas áreas).
9. Ampliar el uso de atmósferas modificadas en empaques para el consumidor,
palets y vehículos de transporte.
10. Incrementar la comercialización de productos mínimamente procesados.
11. Aplicación de buenas prácticas agrícolas.
12. Actualización y aplicación de normas de calidad.
13. Mejorar sistemas para determinar índices de cosecha y calidad.
14. Asegurar el manejo de productos inocuos.
15. Eficientizar el uso de energía.
16. Aplicar al máximo la cadena del frío.
17. Mejorar sistemas de inspección (centrales de abasto y supermercados).
18. Evaluación de la calidad e inocuidad alimentaría
19. Establecer programas de capacitación.
II. Grupos de productos
A. Horticultura
• Hortalizas
• Frutas
• Nueces y semillas
• Hierbas (especias y condimentos)
• Ornamentales
(Cada grupo incluye diversos, géneros, especies, cultivares y variedades, e incluso
tipos con diferente valor comercial)
1) Hortalizas
- Raíces y tubérculos (zanahoria, papa)
- Bulbos (ajo, cebolla)
- Hojas y tallos suculentos (lechuga, col, apio, germinados, nopalitos)
- Flores e inflorescencias (alcachofa, flor de calabaza, brócoli, coliflor)
- Frutos inmaduros (chiles, ejote, pepino, chícharos, haba, okra, tomate de
cáscara, calabacitas)
- Frutos maduros (melones, sandia, tomate, calabazas)
2) Frutas
• Deciduos
- Pomos (manzana, pera, membrillo, tejocote)
- Drupas (durazno, chabacano, ciruela)
• Frutos pequeños y bayas (fresa, frambuesa, uva, arándano)
• Cítricos (limón, limas ácidas, mandarina, naranja, pomelo)
• Tropicales y subtropicales (aguacate, banano, chicozapote, chirimoya,
mango, papaya, piña)
• Cactáceas (tuna, pitaya, pitahaya)
• Exóticos (litchi, carambola, caimito, ilama, rambután, saramuyo)
3) Nueces
- Altas en grasas (coco, macadamia, nuez de castilla, pistache, piñón )
- Altas en proteínas (almendras)
- Altas en carbohidratos (castaña)
4) Ornamentales
• Flores
- Cortadas (clavel, crisantemo, gladíolas, rosas, Tulipán)
- En maceta (nochebuena, cactáceas)
• Follajes (diversas palmas y enredaderas)
• Plantas (cactus, bonsái)
B. Origen de la parte comestible
La parte comestible se forma a partir de diversos tejidos de la planta
(hortalizas) o de la flor (frutos), lo que explica los diferentes arreglos en la
estructura anatómica de los productos. El entendimiento de dicha estructura
resulta importante para establecer diferencias en cuanto a la difusión de gases
entre la atmósfera interna del producto y la atmósfera circundante, así como en
cuanto a la acumulación de compuestos químicos relacionados con la calidad
organoléptica, y comportamiento fisiológico postcosecha.
a) Hortalizas
- Planta entera (betabel, rábano)
- Brote (cebolla verde, germinados)
- Raíz
. Primaria (zanahoria)
. Secundaria (camote)
- Tallo (espárragos)
- Tubérculos (papa)
- Hoja
. Principalmente hojas anchas (lechuga)
. Principalmente pecíolos (perejil)
. Yemas (col)
- Bulbo (cebolla)
- Flores o partes florales
. Enteras (flor de calabaza)
. Inflorescencias (coliflor, brócoli)
. Yemas (alcachofa)
- Frutos inmaduros (pepino, chiles, okra)
- Frutos maduros (tomate, sandia, melón)
b) Frutas
- Uva: Pared del ovario, la piel y pulpa son pericarpio.
- Cítricos: El jugo en sacos de las vesículas son la parte comestible (las
vesículas son crecimientos o prolongaciones del endocarpio).
- Fresa: Tejido del receptáculo, los aquenios son los frutos.
- Higo: Drupillas en la parte interna más pulpa del pedúnculo.
- Nueces: Embrión – parte de la semilla.
- Durazno: Pared del ovario.
- Manzana: Tubo floral o receptáculo, el corazón es la pared del ovario.
- Granada: Arillos que son células de jugo provenientes de integumentos de la
semilla.
C. Grado de perecibilidad
Se entiende por grado de perecibilidad la rapidez con la cual un producto
hortofrutícola se deteriora y pierde sus características de calidad y valor
comercial; los factores que influyen en la velocidad de deterioro incluyen: la
respiración, cambios químicos, pérdidas de agua (pérdidas de peso), pudriciones.
c) Muy alto grado de perecibilidad
d) Alto grado de perecibilidad
e) Moderado grado de perecibilidad
f) Bajo grado de perecibilidad
g) Muy bajo grado de perecibilidad
D. Clasificación de frutos de acuerdo a su origen botánico
- Frutos Simples: Provienen de un ovario simple con 1, 2 o más unidades
carpelares (durazno, plátano, cítricos, mango)
- Frutos Agregados: Derivados de un mayor número de ovarios provenientes de
una flor simple y en donde cada carpelo retiene su identidad hasta la madurez
(fresa, frambuesa, zarzamora)
- Frutos Múltiples: Derivados de un cierto No de ovarios provenientes de igual
número de flores (inflorescencia) y en la cual se combina la genoecia de
muchas flores (piña, Higo, chirimoya)
- Frutos Accesorios: Contienen al ovario más tejido extracarpelar
(manzana, pera, membrillo)
III. Fases fisiológicas en horticultura
El entendimiento de estas fases permite establecer los requerimientos de desarrollo
de las frutas y hortalizas con fines de cosecha y potencial de manejo postcosecha.
A. Frutos
Fruto (Definición botánica): Carpelo o carpelos maduros, con o sin estructuras
accesorias y con o sin semilla.
Fruto (Definición horticultural): Porción comestible de la planta que consiste de
su semilla y envoltura, esta última jugosa o pulposa. En algunos casos la semilla es
la parte comestible, en otros la envoltura.
Amarre (fruit-Set): Fruto que queda adherido al árbol.
Desarrollo (development): Involucra la serie de cambios fisiológicos, bioquímicos y
morfológicos que ocurre durante la vida de las plantas o cualquiera de sus
órganos.
Crecimiento (growth): Aumento irreversible en atributos físicos dado por división
y elongación celular.
Madurez Fisiológica (maturity): Estado del desarrollo en que el fruto puede
continuar, de manera natural con la maduración y senescencia. Algunos frutos son
cosechados en esta fase.
Maduración (ripening, maturation): Serie de cambios bioquímicos y fisiológicos
que conducen a los frutos a obtener su máxima calidad comestible (color, sabor,
aroma, textura y apariencia).
Senescencia (senescente): Cambios metabólicos de carácter degradativo que
conducen al deterioro y muerte del producto.
El desarrollo de los frutos se inicia con la Antesis o Amarre, ambos eventos
relacionados con la floración. La antesis comprende desde la apertura de la flor,
´polinización y hasta la fecundación. El amarre involucra el estímulo que ocurre
por la polinización y fecundación (en frutos con semilla) o por la capacidad
partenocárpica de los ovarios de las flores, dando en ambos casos lugar al frutito
listo para iniciar su crecimiento.
Crecimiento Maduración Senescencia
D E S A R R O L L O
Antesis
Amarre
Madurez
Fisiológica
Madurez
de
Consumo
Muerte
Tejidos
Frutos no climatéricos
Cosecha
Cítricos, fresa, uva, piña
Frutos no climatéricos
Cosecha
Mango, aguacate, manzana, durazno, banano
Precosecha Postcosecha
CALIDAD CALIDAD
Definición de hortalizas (vegetales): Son cualquier parte de la planta, que no
pertenece al grupo de cereales y frutos y que son consumidos en fresco o utilizados
como materia prima para el procesamiento, sin que ocurra una virtual extracción.
En general, las hortalizas involucran varios órganos en fase vegetativa o
reproductiva. Con fines de cosecha se aplica el concepto de “Madurez
Horticultural”
D E S A R R O L L O
Crecimiento Maduración Senescencia
Germinados Brotes y Hojas
(soya, fríjol) (apio, col, espárrago, lechuga)
Flores e Inflorescencias
(alcachofa, brócoli, coliflor)
Frutos Inmaduros
(chícharo, calabacita, chiles, ejote, pepino)
Frutos Maduros
(melón, sandia, calabaza, tomate)
Tubérculos y Raíces
(cebolla, camote, papa, zanahoria)
MANEJO DE LA CALIDAD EN PRECOSECHA
1. Aumento o disminución del tamaño
2. Adelanto o retraso de la cosecha
3. Manejo de la forma del producto
4. Frutos sin semilla
5. Mejoramiento del color
6. Manejo de atributos de calidad
(color, textura y sabor)
7. Control de desórdenes fisiológicos
8. Índices de cosecha
Crecimiento
Aumento irreversible en atributos físicos dado por división y elongación celular,
así como formación de estructuras. Normalmente se mide por aumentos en peso
(fresco o seco) o tamaño (longitud, diámetro, volumen).
Para estudiar el crecimiento y su relación con la vida de la planta o cualquiera de
sus órganos se emplean patrones de crecimiento, los cuales en frutos son
básicamente los siguientes:
Productos con patrón de crecimiento simple sigmoide
- Frutos: Aguacate, cítricos, fresa, mango, manzana, melón, pera, plátano, piña,
tomate, cítricos (limón, limas ácidas, naranja, mandarinas, pomelos.
- Hortalizas: tubérculos y raíces, brotes, hojas, flores e inflorescencias, frutos,
Inmaduros.
Crecimiento
(L, D, V, Pf, Ps)
Tiempo (días, semanas)
Elongación
celular
Amarre
División
celular
Madurez
Fisiológica
Crecimiento Simple Sigmoide
Madurez
Fisiológica
Patrón de Crecimiento Doble Sigmoide
Productos con patrón de crecimiento doble sigmoide
- Frutos: Chabacano, arándano, frambuesa, durazno, ciruela, cereza, higo, uva,
Zarzamora, mango, otros.
El manejo de la nutrición de la planta, disponibilidad de riego, sistemas de manejo
de la planta y el empleo de compuestos químicos (insecticidas, fungicidas,
hormonas vegetales) son tecnologías que permiten mejorar la calidad del producto.
FISIOLOGÍA DE LA MADURACIÓN Y SENESCENCIA
Objetivos:
Entender los mecanismos bioquímicos, biofísicos y fisiológicos, que regulan los
fenómenos de maduración y senescencía de frutas y hortalizas en postcosecha;
esto con el fin de:
- Establecer patrones de maduración de frutas
- Definir parámetros de calidad
- Definir parámetros que determinan senescencia
- Entender el comportamiento fisiológicos de los productos con fines de
compatibilidad
- Importancia del intercambio de gases
MADURACIÓN: Proceso fisiológico que se inicia en la última etapa del
crecimiento y termina en la primera etapa de la senescencia; involucra una
serie de cambios que conduce a los frutos a obtener su máxima calidad.
En un grupo de frutos ( CLIMATÉRICOS ) los cambios son regulados por
ETILENO. Durante el proceso se eleva la respiración y síntesis de etileno, este
Crecimiento
(L, D, V, Pf, Ps)
Elongación
celular
División
celular
Desarrollo del
embrión
Tiempo (días, meses)
Amarre
último vía autocatálisis; asimismo, se activan diversos complejos enzimáticos
relacionados con cambios en el sabor, color, textura y síntesis de aromas.
En otro grupo de frutos ( NO CLIMATÉRICOS ) la maduración ocurre sin
cambios en la respiración y síntesis de etileno, al parecer el estímulo de la
actividad enzimática se da por la  en el contenido de inhibidores de la
maduración (AUX, GIB Y CIT).
Los frutos climatéricos maduran en o fuera de la planta (a excepción de aguacate),
los no climatéricos solo maduran en la planta.
Respiración: Proceso metabólico central de tejidos vivos, involucra la oxidación
biológica de un sustrato para formar CO2, H2O y Energía (673 Kcal)
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ∆
La oxidación de un azúcar simple (como glucosa) en el proceso respiratorio es
mucho más compleja e involucra su transformación hasta un compuesto de 3C
(ácido pirúvico) en el ciclo glicolítico, ocurriendo este en el citoplasma sin
requerimientos de oxígeno. A través de la formación de Acetil CoA el proceso
respiratorio continua con las reacciones del Ciclo de Krebs en la mitocondria,
formándose CO2, H2O, NADPH + H+, NADH + H+, FADH + H+; estos últimos
entran al transporte de electrones y fosforilación oxidativa en la membrana
mitocondrial con la consecuente formación de ATP´s y H2O.
Papel de la respiración:
- Producción de energía que la célula necesita para hacer posible las reacciones del
metabolismo general (El ATP al hidrolizarse en P + ADP produce 12000 calorías /
mol en condiciones fisiológicas.
- Síntesis de compuestos que se acumulan o son precursores para la formación de
otros.
- Formación de calor de respiración
- Síntesis de compuestos tóxicos (etanol, acetaldehídos)
- Interconversión de compuestos (Almidón → azúcares; Lípidos → Proteínas;
Azúcares → ácidos orgánicos; Ácidos orgánicos → aminoácidos → proteínas).
FENÓMENO DE RESPIRACIÓN
Carbohidratos Lípidos Proteínas
Almidón Celulosa Sustancias Glicerol Ácidos Aminoácidos
Pécticas Grasos
Alanina Leucina Ácido Aspártico Prolina
Serina, Tirosina Fenilalanina Histidina
Ácido Galacturónico
Sacarosa
Ácido
Ascórbico
Glucosa 1-p
PEP ADP
CoASH
CO2 ATP
CICLO
PENTOSA
Los sustratos usados en la respiración pueden ser: Carbohidratos, lípidos,
proteínas y ácidos orgánicos. Fisiológicamente puede ser conocido el tipo de
sustrato que las frutas y hortalizas están utilizando durante la maduración y
senescencia. Para esto se aplica el concepto “Cociente Respiratorio” el cual se
define como la relación entre la cantidad de CO2 desprendido y la de O2 absorbido
(CR = Concentración de CO2 / Concentración de O2); de acuerdo al tipo de
sustrato utilizado se adquieren los siguientes valores:
Si es un carbohidrato (por ejemplo: Glucosa)
C6H12O6 + 6 O2 → 2 CO2 + 6 H2O entonces el CR = 1
Si es una proteína o un lípido (por ejemplo : Ácido esteárico)
C18H36O2 + 26 O2 → 18 CO2 + 18 H2O entonces el CR es < 1 (en este caso 0.7)
Si es un ácido orgánico (por ejemplo: Ácido málico)
C4H6O5 + 3 O2 → 4CO2 +3H2O entonces el CR > 1 (en este caso 1.33)
Por otro lado, un CR > 1 también es indicativo de respiración anaeróbica.
Un CR < 1 también puede ser indicativo de que la oxidación no se complementa
(pe: se detiene a nivel de Ácido Succínico u otros intermediarios o que el CO2
producido se utiliza en procesos de síntesis (pe: formación de ácido oxalacético y
málico a partir de CO2 y ácido pirúvico).
El ciclo de la Pentosa–Fosfato resulta importante ya que se forma la Eritrosa 4-
fosfato que se une a fosfoenolpiruvato para formar el Ácido Shikímico, el cual
forma Fenilalanina y esta por acción de la enzima Fenilalanina Amonio Liasa (que
es activada por luz y etileno) forma al Ácido Cinnámico, a partir del cual se
sintetizan diversos compuestos (fenoles, taninos, antocianinas) en el denominado
“Metabolismo Secundario”
CICLO
DE
CALVIN
CO2
H2O
LUZ
CICLO
DE
KREBS
SACAROSA
RESPIRACIÓN
CRECIMIENTO
Fosfoenolpiruvato
Glucosa – 6P
Piruvato
CO2
H2O
CALOR DE
RESPIRACIÓN
O2
ERITROSA – 4P
+
Fosfoenolpiruvato
ÁCIDO SHIKIMICO
CICLO DE LA
PENTOSA - FOSFATO
TRIPTOFANO
AUXINAS
(AIA)
FENILALANINA
PROTEÍNAS
TIROSINA
ÁCIDO TRANSCINÁMICO
FLAVONOIDES
(color amarillo)
ÁCIDO
P - COUMÁRICO
ÁCIDO
O - COUMÁRICO
COUMARINAS
FITOALEXINAS
(PROTECCIÓN M.O.)
LIGNINAS (PARED
CELULAR)
ANTOCIANINAS
TANINOS
GLICÓSIDOS
CIANIGÉNICOS
AMIGDALINA
ÁCIDO
P - COUMÁRICO
ÁCIDO CAFÉICO
PRUNOSINA
NARINGENINA
La respiración puede tener lugar en presencia de oxigeno “Respiración Aeróbica”
o en su ausencia “Respiración Anaeróbica”, con la consecuente formación de CO2,
Etanol y baja producción de energía. La respiración anaeróbica es importante
considerarla sobre todo al aplicar tecnologías postcosecha relacionadas con las
atmósferas controladas o modificadas, así como en el diseño de empaques.
C2H6O6 → 2CO2 + C2H5OH + 33 Kcal
Substancias de reserva
(Almidón, Lípidos, Proteínas)
Ácido Pirúvico
Oxígeno
Ciclo
De
Krebs
Dióxido de carbono
Agua
Energía
Maduración normal
(Sabor, textura, aroma, color)
Sin oxígeno
Fermentación
CO2
Etanol
Tejido colapsado
Maduración anormal
(Sabores y aromas desagradables)
La velocidad a la que transcurre la respiración de las frutas y hortalizas constituye
un índice de la actividad metabólica de sus tejidos y una guía de la vida comercial
(también llamada vida de anaquel o vida útil) del producto. La velocidad de
Respiración (VR) o Intensidad Respiratoria (IR) se mide por la cantidad de O2
absorbido, CO2 desprendido o calor liberado, esto por una cantidad de producto y
tiempo previamente determinado. Generalmente se expresa como:
mg CO2 / Kg - h
ml O2 o CO2 / Kg - h
Kcal / Ton – día
(1 mg de CO2 / Kg – h equivale a 220 Btu / Ton – día)
Para medir la velocidad de respiración o los niveles de O2 y CO2 en la atmósfera de
un recipiente o cámara de almacenamiento, se utilizan los siguientes métodos:
A. Métodos Químicos
- Corriente continúa de gas
(absorción de CO2 mediante Ba(OH)2)
- Clapol y Keefer
(colorimétrico: cambios en pH por CO2)
- Orsay
(volumétrico)
B. Métodos Físicos
- Analizador Infrarrojo de O2/CO2
- Cromatografía de gases
(Detector de Conductividad Térmica o TCD)
O2
CO2
O2
O2
CO2
CO2
SISTEMA CERRADO (estandar externo)
Determina cambios en la concentración
de O2 o CO2 (peso y tiempo conocidos,
volumen- espacio libre)
Muestra Cromatógrafo de gases
Aire
21% 02
0.03% CO2
O2
CO2
Cambios en la concentración de O2 y
CO2 para un flujo de aire conocido
Aire
Eliminación
de CO2
Absorbedor
De CO2 Cuantificación de CO2
METODOS PARA MEDIR RESPIRACIÓN
Desde un punto de vista fisiológico con la relación Velocidad de Respiración –
Tiempo de almacenamiento se obtienen los “Patrones de Respiración”,
presentándose en postcosecha dos patrones específicos:
Velocidad de
Respiración
(mg CO2/Kg-h)
Días después de cosecha
PATRÓN O COMPORTAMIENTO
CLIMATÉRICO
Máximo
Climatérico
Mínimo Climatérico
Fase
Preclimatérica
Elevación
Climatérica
Fase Postclimatérica
Senescencia
Maduración
Madurez
de
Consumo
Frutos con Comportamiento Climatérico: Aguacate, chicozapote, durazno,
mamey, mango, manzana, melón, papaya, pera, tomate.
Velocidad
de
respiración
(mg
CO2
/
kg-h)
Días después de cosecha
PATRON NO CLIMATÉRICO
Producto con senescencia acelerada
Producto con lenta senescencia
- Hortalizas: tubérculos, raíces, brotes, hoja,
flor o inflorescencia, frutos inmaduros
- Frutos no climatéricos (Cítricos, fresa, piña, tuna, uva)
Factores que influyen en la velocidad de respiración
- Especie y cultivar
- Estado fisiológico
- Temperatura
- Concentración de O2 y CO2 en la atmósfera
- Daños (físicos, fisiológicos, patógenos)
- Estado nutrimental del producto
- Composición química del producto
- Reguladores del crecimiento
Biosíntesis y Acción de Etileno
Etileno (C2H4 o ETH) es una hormona vegetal producida por la planta o
cualquiera de sus órganos. Biológicamente se encuentra involucrado con los
fenómenos de maduración y senescencia, de ahí su importancia en la vida
postcosecha y calidad de los productos hortofrutícolas. Se sintetiza a partir de
metionina que se forma en ciclo de Krebs.
BIOSÍNTESIS DE ETILENO
Metionina
(MET)
S-adenosil-Sintasa
S - adenosilmetionina
(SAM)
ACTIVAN INHIBEN
Floración AVG
Maduración AOA
Senescencia
Abscisión
mecánicos
Daños fisiológicos
patógenos
Estrés (hídrico,
sequía, ↓ ↑ to )
1- aminociclopropano -1- carboxílico
(ACC)
to
>35 º
C Malonil del ACC
O2 Anaerobiosis (MACC)
↑ CO2
Ca++
ETILENO
(ETH)
ACC- Oxidasa
ACC- SINTASA
MÉTODOS PARA MEDIR ETILENO
Bioensayos
Métodos manométricos
Cromatografía de gases (FID)
*Detector electrónico “Snoopy”
*Detector “Kitagawa”
*Portátiles
Equivalencias importantes
1μL/L=1ppm
1mol C2H4 a STP ocupa 22.4 L
A NTP (25 oC)1nL=0.041 nmoles
1nmol=24.5 nL de ETH
SENESCENCIA
Involucra una serie de cambios bioquímicos, biofísicos y fisiológicos,
generalmente de carácter degradativo, que conducen a los productos
a su deterioro y muerte ( células, tejidos, órganos o planta ). Como
proceso fisiológico está regulado por Hormonas Vegetales y por la
acción de enzimas específicas. Se caracteriza por:
- Aumento en la producción de etileno en algunos productos (flores)
- Ablandamiento excesivo
- Marchitamiento (altas pérdidas de agua)
- Manchado de tejidos (acción de enzimas oxidativas)
- Sabores y aromas desagradables (fermentación → Síntesis de etanol)
- Degradación de clorofila y síntesis de carotenoides
- Pérdidas del valor nutricional (oxidación de ácido ascórbico)
- Pérdida de la integridad de membranas
CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE LA MADURACIÓN Y SENESCENCIA
Constituyen la serie de reacciones de carácter bioquímico que conducen a los
cambios en el color, sabor, textura, síntesis de aromas y valor nutricional. Estos
cambios incluyen reacciones de compuestos no químicos y son de carácter
degradativo o de biosíntesis, siendo los principales:
DÍAS DESPÚES DE COSECHA
BIOSÍNTESIS
- Azúcares simples
- Pectinas solubles
- Carotenoides
- Antocianinas
- Aromas
- Taninos polimerizados
DEGRADACIÓN
- Clorofila
- Almidón
- Pectinas insolubles
- Acidos orgánicos
- Taninos no polimerizados
CO2
C2H4
CAMBIOS
BIOQU
ÍMICOS
Y
FISIOL
ÓGICOS
Todos los cambios son regulados por sistemas enzimáticos específicos que son
activados por ETILENO, en el caso de frutos climatéricos y por la disminución de
inhibidores de la maduración en los no climatéricos; algunas enzimas importantes
son:
CAMBIOS BIOQUÍMICOS Y BIOFÍSICOS
Fosforilasas Invertasas
ALMIDÓN → → → → Azúcares simples (sacarosa, glucosa, fructosa)
Pectin metil estearasas Poligalacturonasas
PROTOPECTINAS (Pectato de Ca++) → → → Pectinas → → → Acido Galacturónico
>Firmeza < Firmeza
ABLANDAMIENTO
CAMBIO EN COLOR: Verde Amarillo, naranja, rojo
Clorofilasas, lipooxigenasas
Degradación de clorofila → → → → → → Compuestos incoloros
Biosíntesis de carotenoides (Licopeno, α carotenos, β carotenos)
Biosíntesis de antocianinas (Rojo, azul, púrpura)
DISMINUCIÓN DE ÁCIDOS ORGÁNICOS (Cítrico, málico, tartárico)
DISMINUCIÓN DEL CONTENIDO DE FENOLES (ácido clorogénico, acido caféico)
Y POLIFENOLES (Taninos) (Sabor astringente, oscurecimiento de tejidos)
OXIDACIÓN DE ÁCIDO ASCÓRBICO (Pérdidas de Vitamina C)
BIOSÍNTESIS DE AROMAS CARACTERÍSTICOS
Métodos para análisis de gases
1) Equipos nivel laboratorio
- Analizadores de oxígeno: paramagnético, electroquímico,
cromatógrafo de gases (detector de conductividad térmica
o TCD)
- Analizadores de dióxido de carbono: infrarrojo de CO2,
cromatógrafo de gases (TCD)
- Analizadores de monóxido de carbono (CO): cromatógrafo
de gases (TCD)
- Analizadores de etileno (C2H4): cromatógrafo de gases
(detector de ionización de flama o FID)
2) Analizadores portátiles
- Kitagawa y Snoopy: para C2H4, CO, SO2 y otros gases
- Analizadores portátiles: para O2, CO2, CO
3) Métodos químicos
. Método de corriente continúa de gas (titulación)
Lakshminarayana, S.; Muthu, M. and R.N. Lingiah (1972).
Modified continuos gas stream method for measuring
rates of respiration in fruits and vegetables. Lab. Pract.
23(12): 709 -710.
. Método colorimétrico de Claypool & Keefer
Claypool, L.L. and R. M. Keefer (1942). A colorimetric
method for CO2 determination in respiration studies.
Proc. Amer. Soc. Hort. Sci. 40: 177 – 186.
- Analizador de gases de ORSAT para O2 y CO2
(volumétrico)
(Fisher, Cat. No 10 – 605 thu 10 – 623)
(Estos métodos se usan para frutos completos)
Cambios bioquímicos y biofísicos durante la maduración
de frutos de zapote negro (Diospyros digyna)
1 2 3 4 5 6
Firmeza (kgf) 3.15 a 3.06 a 2.25 b 2.17 b 2.1b 0.38 c
% SST (°Bx) 16.37 a 18.62 ab 19.24 bc 20.88 bc 21.54 c 21.66 c
Azúcares totales
(mg100-1g)
9.34 a 10.19 a 11.91 b 13.68 c 16.19 d 16.84 d
Acidez (%) 0.8 a 0.87 a 0.81a 0.83 a 0.83 a 0.71 a
pH 6.1 a 6.26 a 6.36 a 6.56 a 6.6 a 6.63 a
Humedad (%) 81.38 80.67 79.44
Pérdida de peso
(%) 1.74 a 3.34 b 4.8 c 6.58 d 8.19 e
Color verde brillante verde oscuro
Croma 24.23 a 22.33 b 22.2 c 21.33 d 20.9 e 19.12 f
Hue 122.1 a 120.19 b 120.24 c 119.44 d 119.71 e 119.07 f
Luminosidad 46.39 a 45.69 a 45.22 a 45.02 a 41.09 b 39.06 b
Clorofila total
(mg100-1g)
0.891a 0.388 b 0.292 c 0.280 d 0.269 e 0.258 f
Carotenoides
totales (mg100-
1g)
13.06 a 13.70 ab 14.29 b 16.32 c 11.58 d 7.29 e
Ác. ascórbico
(mg100-1g) 180.7 a 159.5 b 149.8 c 134.6 d 90.19 e 69.8 f
Letras diferentes en la misma fila indican una diferencia significativa al 95%.
TECNOLOGÍA POSTCOSECHA
Involucra a las diferentes tecnologías aplicadas a nivel comercial para el control
de los cambios relacionados con la maduración y senescencia, todo esto con el fin
de mantener la calidad de los productos hortofrutícolas en estado fresco según los
objetivos de comercialización (mercado local, nacional o de exportación). Dentro
de las tecnologías más importantes se incluyen la aplicación de las bajas
temperaturas y las atmósferas controladas o modificadas.
A. Bajas temperaturas
Con fines de manejo de frutas y hortalizas en estado fresco, comercialmente se
utilizan las temperaturas de REFRIGERACIÓN. Implica la utilización de
temperaturas por arriba del punto de congelación del producto hasta cerca de 14-
15º C.
Lo anterior supone el control de la actividad metabólica relacionada con los
fenómenos de maduración y senescencia, lo que implica la reducción de la
velocidad de respiración, de la biosíntesis y acción de etileno y de los cambios en
constituyentes químicos. Sin embargo, el empleo de la refrigeración involucra
otros beneficios al controlar otros factores que inducen al deterioro y pérdidas de
la calidad de las frutas y hortalizas en postcosecha:
- Reducción de las pérdidas de agua por transpiración (evaluadas por las pérdidas
de peso) al permitir el manejo de altas humedades relativas.
. Frutas (85 – 90%)
. Hortalizas (90 – 95%)
- Control del desarrollo de microorganismos causantes de pudriciones.
. Botrytis cinerea en tomates:
Óptima temperatura de desarrollo 27º C
Temperatura de inhibición < 13º C
. Cladosporium cucumerinum en melón cantaloupe
. Los frutos son seriamente afectados a temperaturas de 7 – 10º C
. El desarrollo del hongo se controla a temperaturas de 3 a 5º C
- Control del crecimiento de estados inmaduros de moscas de la fruta
. Para control de Mosca Mexicana (Anastrepha ludens) se aplican tratamientos
cuarentenarios (1.5º C / 15 - 16 días)
La más importante característica de las frutas y hortalizas durante su vida
postcosecha es la persistencia de la RESPIRACIÓN AERÓBICA, lo cual implica la
oxidación de azúcares simples o ácidos orgánicos, principalmente, con la
consecuente formación de CO2, H2O y 673 Kcal. De esta manera los
requerimientos para una adecuada aplicación de la conservación frigorífica
incluyen:
a) Que la respiración aeróbica proceda en forma natural pero lenta,
manteniendo una evolución normal de los procesos asociados a la
maduración y senescencia.
b) Que la temperatura empleada sea favorable para el control de los factores
que aceleran el deterioro del producto.
c) Que las temperaturas y tiempos de conservación o transporte no favorezcan
el desarrollo de alteraciones fisiológicas
d) Que las temperaturas y tiempos de conservación y/o transporte mantengan
la calidad del producto lo más cercano a la de cosecha y permitan, en el
caso de los frutos climatéricos, una evolución normal al transferir a
condiciones de maduración, además de periodos aceptables de
comercialización (esto último tanto en climatéricos como no climatéricos).
Los principios del control del metabolismo relacionado con la maduración y
senescencia están dados por la disminución de la actividad de los complejos
enzimáticos relacionados (esto en el rango fisiológico de temperaturas situado
entre 0 y 30º C)
0o C 60o C
30o C
Actividad
enzimática
I II
I. Disminución por efecto de
temperatura (< energía de
activación de la enzima)
II. Disminución por
desnaturalización
de proteínas
Respuesta de la actividad enzimática en función de la temperatura
La actividad enzimática responde a la temperatura de acuerdo a la Ley de
Arrhenius. Si A y B son dos compuestos (uno de ellos la enzima), [A] y [B] sus
concentraciones, entonces la velocidad de reacción es:
V = k [A] [B]
V = Velocidad de reacción
K = Constante de velocidad
La constante de velocidad (k) depende de la temperatura de acuerdo con la
siguiente expresión:
K = e –Ea/RT
e = Base de logaritmos neperianos
Ea = Energía de activación de la enzima
R = Constante de los gases
T = Temperatura absoluta
Ecuación de linearidad de Arrhenius
Log k = - Ea / RT + C (ecuación de primer grado del tipo y = ax + c); de acuerdo
con esta ecuación la constante de velocidad (k) depende del inverso de la
temperatura ya que Ea depende de la enzima, R y C son constantes, por lo que
graficando se tiene:
Por lo anterior, al bajar la temperatura se consigue una disminución de la
actividad de los sistemas enzimáticos relacionados con la respiración y biosíntesis
de etileno, así como de las enzimas que acompañan los cambios en color, sabor,
aroma, textura y contenido nutricional.
Toda reducción de la temperatura se traduce en un descenso de la velocidad con
la que ocurren los eventos bioquímicos y fisiológicos; sin embargo, de acuerdo con
el producto las respuestas son diferentes. De esta manera, pequeñas reducciones
(1-2º C) en los rangos superiores de temperaturas de refrigeración (10-14º C)solo
consiguen incrementar ligeramente la vida útil (periodo en el que el producto
mantiene condiciones aceptables de calidad) del producto. En cambio, reducciones
de temperatura también pequeñas (1º C) en las proximidades de 0o C ejercen un
efecto significativo en la vida útil del producto.
El límite inferior para el desarrollo de una actividad metabólica normal es el
punto de congelación del producto, que generalmente es de -0.5 a -2.0 o C. Una vez
que el producto se congela el metabolismo normal del producto se altera, además
de que la cristalización del agua extracelular provoca ruptura de tejidos (daños
por congelación). Después de la congelación resulta incapaz de reasumir su
metabolismo normal, siendo además afectada, de manera significativa, su textura.
< temperatura < valor de k
y < velocidad de reacción
1/15
1/20 1/10 1/5
Temperatura (to
C + 273)
log k
La reducción límite de la actividad metabólica normal para algunos productos,
y por tanto de su mayor tiempo de vida útil, se logra a temperaturas ligeramente
superiores al punto de congelación (peras ‘Bartlett’ con un punto de congelación
de -2.0o C, se pueden almacenar a -1.0o C).
Una maduración organoléptica normal solo es posible dentro de in determinado
rango de temperaturas, generalmente situado entre 20 y 25º C; temperaturas
superiores conducen a una maduración anormal (daños por altas temperaturas),
tal es el caso de tomates donde temperaturas de maduración > 25º C reduce la
biosíntesis de licopeno responsable del color rojo. Temperaturas cada vez menores
en el rango de 15 a 20º C reducen la retardan la evolución de la maduración, no
obstante algunos cultivares de pera maduran lenta pero satisfactoriamente a
temperaturas menores a 10º C.
Teóricamente entre más baja sea la temperatura de refrigeración empleada para el
almacenamiento o transporte de las frutas y hortalizas en estado fresco, mayor
será el tiempo que estas conserven su calidad; sin embargo, cuando los productos
se exponen a ciertas temperaturas consideradas como críticas, se manifiestan los
daños por frío, desorden fisiológico que no solo afectan negativamente la calidad
de los productos hortofrutícolas sino que también aceleran su deterioro. Estos
desórdenes aparecen cuando los productos se exponen a temperaturas inadecuadas
de refrigeración (punto de congelación – 14º C); asimismo en algunos productos el
daño por frío solo se manifiesta cuando se transfieren a la temperatura de
maduración o comercialización, en otros los síntomas aparecen conforme avanza el
almacenamiento y/o transporte.
- 5
10
0
5
20
25
30
35
40
45
15
50
122
113
104
95
86
77
68
59
50
41
32
23
}
}
} DAÑOS POR CONGELACIÓN
PUNTO DE CONGELACIÓN
RANGO DE TEMPERATURAS PARA
ALMACENAMIENTO O TRANSPORTE
RANGO DE TEMPERATURAS PARA
ALMACENAMIENTO O TRANSPORTE
} TEMPERATURA ÓPTIMA
DE MADURACIÓN
DAÑOS POR ALTAS
TEMPERATURAS
DAÑOS POR FRÍO
PRODUCTOS RESISTENTES AL FRÍO PRODUCTOS SENSIBLES AL FRÍO
MANEJO DE TEMPERATURAS PARA FRUTAS Y HORTALIZAS
La respuesta de los productos hortofrutícolas respecto a la exposición a
temperaturas inductoras de daños por frío, se presenta inicialmente a nivel de
membrana celular donde se induce a un cambio de fase física de los lípidos, en
cuyo caso pasan de un estado líquido – cristalino a un estado sólido – gel; situación
que conforme disminuye la temperatura por debajo de la crítica y/o se prolonga el
tiempo de exposición, conduce a un desarreglo de la estructura de la membrana
incrementándose su permeabilidad y por tanto la salida de solutos, todo lo cual
induce un desbalance metabólico que disminuye la síntesis de energía y favorece la
acumulación de metabolitos hasta niveles tóxicos, lo que finalmente conduce a la
muerte de células y tejidos tras de lo cual se presentan síntomas externos
característicos. Es de señalar que si los tiempos de exposición a las temperaturas
críticas es corto, el producto puede recuperar su metabolismo normal al transferir
a las temperaturas de maduración o comercialización (20 – 25º C). Esto último
implica que el efecto inductor de daños por frío depende del binomio TIEMPO –
TEMPERATURA.
Los productos hortofrutícolas presentan diferencias en cuanto a sensibilidad a
daños por frío, siendo los productos de origen tropical los que presentan mayor
sensibilidad (temperatura crítica > a 10º C), seguido de los subtropicales (to crítica
> 4-5º C), siendo los de origen templado los de mayor resistencia (temperatura
crítica entre 0 y 4º C).
CLASIFICACIÓN DE PRODUCTOS DE ACUERDO A SU
SENSIBILIDAD A LAS BAJAS TEMPERATURAS
RESISTENTES AL FRÍO SENSIBLES AL FRÍO
Cereza Alcachofa Aguacate Berenjena
Ciruela Apio Cítricos Camote
Chabacano Brócoli Chirimoya Chiles
Durazno Betabel Feijoa Calabacita
Fresa Cantaloupe* Guayaba Calabaza
Frambuesa Coliflor Maracuyá Melón**
Higo Col Mango Pepino
Manzana Ejote Mamey Okra
Peras Espárrago Papaya Papa
Uvas Lechuga Piña Sandía
Zarzamora Maíz dulce Sapotes Tomates
Cebolla, Cebollín Tuna
Acelga, Espinaca Rambután
Rábanos Carambola
*Melón reticulado o de red
**Melón de cáscara lisa “Honey Dew”
Cada producto hortofrutícola presenta una manifestación característica en
relación a daños por frío; sin embargo, los síntomas generales incluyen:
- Daños superficiales (depresiones, picado, manchado de tejidos)
- Pérdidas de la capacidad para maduración (fallas en la degradación de
almidón a azúcares simples, menor degradación de clorofila y síntesis de
carotenoides, lo que se traduce en pobre coloración, irregular ablandamiento)
- Senescencia acelerada
- Marchitamiento excesivo
- Mayor sensibilidad al ataque de microorganismos
No obstante, actualmente existen diversas tecnologías que aplicadas de manera
cuidadosa y racional reducen la sensibilidad de las frutas y hortalizas a los daños
por frío, permitiendo prolongar los tiempos de almacenamiento o transporte,
incluso a temperaturas por debajo de las críticas. Este grupo de tecnologías recibe
el nombre de “Almacenamiento en condiciones variables y programadas” y entre
las más importantes se incluyen:
1. Atmósferas controladas y modificadas
- Atmósferas con ↓ O2 + ↑ CO2
- Pretratamientos con ↑ CO2
- Recubrimientos superficiales (ceras, películas plásticas)
2. Manejo de la temperatura
- Temperaturas de acondicionamiento
- Calentamientos intermitentes
- Temperaturas de preacondicionamiento
- Tratamientos con aire o agua caliente
3. Uso de sustancias químicas
- Fungicidas (thiabendazol), otras (ácido jasmónico)
4. Manejo del grado de madurez
5. Tratamientos con etileno
6. Manejo del estado nutricional (calcio)
PREENFRIAMIENTO ( COOLING)
Se define como el proceso de remoción del calor de campo de los productos
hortofrutícolas en estado fresco inmediatamente después de su cosecha, situación
que resulta importante desde el punto de vista de la calidad del producto; así por
ejemplo, uvas de mesa muestran síntomas de marchitamiento del tallo cuando
alcanzan pérdidas de peso del 2%, resultando requiriéndose por lo tanto
importante que, con fines de calidad, éstas no resulten mayores a 0.5% durante su
manejo entre la cosecha e inicio de la refrigeración. En este sentido, los racimos de
uva solo pueden mantenerse por no más de 8 horas a 20° C antes de enfriarse, en
tanto que a 30° C la refrigeración debe iniciarse dentro de las primeras 1.5 horas
después de la cosecha. Algunos productores cosechan de noche para prevenir la
exposición a las elevadas temperaturas del día.
De acuerdo con lo anterior, con esta práctica postcosecha se pretende bajar la
temperatura inicial del producto desde la t° de campo hasta la de almacenamiento
y/o transporte, lo más rápidamente posible.
t° Campo
PREENFRIAMIENTO Tiempo ?
t° Almacenamiento
y/o transporte
Algunos productos pueden resistir un periodo más prolongado entre la cosecha
y el enfriamiento. Por ejemplo, manzanas introducidas a cámaras de atmósfera
controlada, frecuentemente no alcanzan la temperatura óptima de
almacenamiento hasta después de varios días; así mismo, naranjas exportadas a
Europa no alcanzan una adecuada temperatura de tránsito hasta después de varios
días de transporte marítimo. Los productos que no requieren de un rápido
preenfriamiento generalmente presentan velocidades de respiración y pérdidas de
agua (transpiración) más lentas. No así en productos con alto grado de
perecibilidad donde el enfriamiento inmediato y rápido resulta de vital
importancia por su alta velocidad de respiración y sensibilidad al ataque de
microorganismos causantes de pudriciones (fresa, frambuesa, zarzamora).
Con el preenfriamiento se reduce inmediatamente la intensidad respiratoria y
producción de etileno, y por tanto la evolución de la maduración y senescencia;
Asimismo se consigue un control inmediato del ataque de microorganismos y
pérdidas de agua por transpiración.
La velocidad de enfriamiento se puede calcular en base a modelos matemáticos; sin
embargo, experimentalmente se ha determinado que los tiempos de enfriamiento
son siempre de tipo exponencial, es decir, la temperatura del producto
experimenta una continua disminución hasta acercarse a aquella del medio
enfriador. La velocidad de enfriamiento tiene un comportamiento diverso que esta
en función de la temperatura inicial y final del producto, así como de la del medio
enfriador.
Los ciclos de enfriamiento han sido caracterizados por el “tiempo medio de
enfriamiento (TME) o tiempo Z “, el cual se ha definido como el “tiempo necesario
para reducir la temperatura del producto a la ½ de la diferencia entre la
temperatura inicial del producto y aquella del medio enfriador”.
Por ejemplo: se desea enfriar duraznos desde 20º C hasta 2º C mediante agua fría
a 0o C. El TME se ha calculado en 10 minutos y los frutos se encuentran a granel
en cajas bins.
- Temperatura inicial del producto = 20º C
- Temperatura final deseada = 2º C
- Temperatura del medio enfriador = 0o C
Z1 ~ 20 – 0/ 2 = 10º C
Z2 ~ 10 -0/ 2 = 5º C
Z3 ~ 5 – 0/ 2 = 2.5º C
Z4 ~ 2.5 – 0/ = 1.25º C
De esta manera la temperatura de los frutos disminuyen paulatinamente su
temperatura de 20º C → 10º → 5º → 2.5º → 1.25º C, utilizando por lo tanto 4
tiempos Z para el enfriamiento del producto hasta la temperatura deseada, es
decir 40 minutos.
También se aplica el concepto 7/8 de enfriamiento (Seven eighths cooling) cuyo
concepto establece el tiempo requerido para que la temperatura inicial del
producto disminuya en 7/8 y equivale a tres tiempos Z (TME); ambos conceptos
son utilizados para comparar la velocidad de enfriamiento entre productos,
métodos de enfriamiento, forma de exposición y son independientes de la
temperatura inicial del producto y la del medio enfriador.
Conforme los productos hortofrutícolas son enfriados, la velocidad de
enfriamiento disminuye; por ejemplo, duraznos con temperatura inicial de la
pulpa de 20° C enfriados mediante aire frío forzado con temperatura de 0° C,
requieren de 4 horas para disminuir en 10° C su temperatura (20 - 0° C/2 = 10° C
o (Z1); este mismo tiempo se requiere para que los frutos alcancen 5° C y 4 horas
más para que se enfríen hasta7/8 de su temperatura inicial, es decir 2.5° C. En este
ejemplo tres TME o 7/8 de enfriamiento es igual a 12 horas.
Tanto la temperatura inicial del producto como la del medio enfriador influyen
en la velocidad de enfriamiento; de esta manera, considerando que los frutos del
ejemplo anterior se cosecharon por la mañana, en una tarde caliente los duraznos
podrían alcanzar temperaturas en la pulpa cercanas a 40° C, por lo que su
enfriamiento hasta 2.5° C requerirá de cuatro TME, es decir 16 horas; asimismo,
si la temperatura del aire se sitúa en 1.2° C, los duraznos con la temperatura inicial
de 20° C requerirán también de cuatro TME, o sea 16 horas. Tanto en las cámaras
de enfriamiento como en los sistemas de aire frío forzado, entre mayor sea el
contacto aire-producto la velocidad de enfriamiento será mayor. Por otro lado, los
sistemas de enfriamiento deberán pararse hasta que el producto caliente alcance la
baja temperatura deseada.
El enfriamiento rápido de productos hortofrutícolas desde la temperatura de
campo hasta aquella de conservación o transporte (preenfriamiento), puede
realizarse por diversos métodos: Cámaras de enfriamiento (room cooling), aire frío
forzado (forced air cooling), agua fría (hydrocooling), hielo troceado (package
icing) y enfriamiento por vacío (vacuum cooling). Las cámaras con refrigeración
mecánica de barcos o los contenedores marinos refrigerados, pueden ser
utilizados para el preenfriamiento en tránsito en ciertos productos. Algunos
métodos de preenfriamiento ( p.e. agua fría, cámaras de enfriamiento y aire frío
forzado) son utilizados en un amplio grupo de productos; asimismo algunos
responden mejor al empleo de un método, en tanto que otros requieren de dos.
1. Cámaras de enfriamiento (Room Cooling)
Este método ampliamente utilizado a nivel comercial, implica la introducción del
producto proveniente del campo, o ya empacado, en cámaras de refrigeración
normales. Se emplea principalmente para productos con relativamente bajo grado
de perecibilidad, y presenta la ventaja de que el enfriamiento y conservación se
realiza en el mismo espacio. Se utiliza para productos como flores cortadas, papas,
camotes, cítricos, manzanas y peras.
En la cámara el aire es enfriado al pasar por el evaporador o difusor y
enseguida se hace circular alrededor del producto, entre las estibas. La ventaja
principal de este método está en que el enfriamiento y almacenamiento se realiza
en el mismo espacio; la desventaja es que el enfriamiento resulta lento y por tanto
no aplicable a muchos productos, además de que requiere de mayor espacio vacío
entre estibas para que circule una mayor cantidad de aire, situación que favorece
mayores pérdidas de agua en relación a otros métodos de enfriamiento. El método
es lento ya que se requiere de días para que el producto empacado alcance la
temperatura deseada, pudiendo resultar más rápido si se mejora la exposición al
aire frío, es decir, presentando el producto a granel; así por ejemplo, racimos de
flores en cubos pueden enfriarse en 15 minutos, no así se encuentran empacadas en
cajas de cartón y cargadas en un palet, en cuyo caso se requiere de días para lograr
el mismo grado de enfriamiento.
Mejores resultados se pueden obtener si se presenta una alta superficie de
contacto entre las cajas de las estibas y el aire frío presenta el mayor movimiento
posible. El flujo de aire para una adecuada eliminación del calor de campo deberá
ser de por lo menos de 0.3 – 0.4 m3 por minuto por tonelada de producto. Cajas
bien ventiladas con aperturas alineadas al flujo de aire permiten acelerar la
velocidad de enfriamiento. Una vez que el producto ha completado su
enfriamiento, el nivel de flujo de aire puede reducirse hasta en un 20-40% para
continuar con el almacenamiento.
2. Aire Frío Forzado (Forced Air Cooling)
El enfriamiento por aire frío forzado es un método adaptable a una gran
diversidad de productos, es el más rápido entre los sistemas que utilizan aire frío.
En este caso el aire circula entre y alrededor de la masa de producto con lo cual se
presenta un mayor contacto aire-producto, estando este último incluso ya
empacado. Mediante un adecuado diseño de estibas de cajas paletizadas o de
cajones (bins), se logra un enfriamiento rápido y homogéneo. Las pérdidas de agua
varían de acuerdo con la sensibilidad específica de cada producto; sin embargo,
éstas pueden variar de cero hasta 1-2% del peso inicial. Por su mayor velocidad de
enfriamiento, el aire frío forzado es ampliamente recomendado para operaciones a
pequeña escala.
La velocidad de enfriamiento del aire frío forzado es controlada por el volumen
de aire que pasa a través del producto. De manera general, para un adecuado
enfriamiento se requiere de alrededor de 0.001 a 0.002 m3 de aire por segundo y
por kilogramo de producto (m3/ s / kg). Valores mayores que este no reducen de
manera significativa los tiempos de enfriamiento; además un mayor volumen se
traduce en un aumento de la presión estática del aire y con esto un mayor consumo
de energía por el ventilador. Algunos producto pueden tolerar una menor
velocidad de enfriamiento y usar volúmenes de aire de 0.00025 a 0.0005 m3 / s / kg.
La presión estática necesaria para producir el flujo de aire requerido depende del
tamaño y distribución de las aberturas de las cajas y del uso de materiales del
empaque en el interior de éstas. Un buen diseño de enfriamiento por aire frío
forzado contempla un espacio de operación separado al destinado con fines de
almacenamiento.
3. Agua fría o Hidroenfriamiento (Hydrocooling)
El agua fría es un método efectivo para el enfriamiento rápido de gran
diversidad de frutas y hortalizas, ya sea a granel o empacados. El tiempo normal
para 7/8 de enfriamiento varia de 10 minutos para productos con diámetro
pequeño (como cerezas), hasta 1 hora para diámetros mayores (como melones).
Los sistemas de enfriamiento por agua fría pueden ser por inmersión, aspersión o
lluvia, los cuales proporcionan un alto contacto agua-producto. Una ventaja del
hidroenfriamiento es evitar de pérdidas de humedad durante el proceso y
adicionar agua a productos ligeramente marchitos, como es el caso de diversas
hortalizas de hoja. Los equipos pueden ser portátiles, lo que permite extender los
periodos de enfriamiento; así mismo las cajas utilizadas para el hidroenfriamiento
deben ser tolerantes a altas humedades.
En un hidroenfriador tipo lluvia el agua fría es bombeada a un tanque
perforado situado en la parte superior del túnel, desde donde se distribuye a toda
el área de enfriamiento. El agua cae sobre el producto que puede estar a granel en
un transportador, en cajones o ya empacado. Asimismo el agua que pasa sobre el
producto puede ser filtrada para eliminar residuos o impurezas y posteriormente
regresarla al sistema de enfriamiento, el cual puede ser mecánico o con hielo. El
sistema mecánico de refrigeración se localiza por debajo o al lado de transportador
o también en la parte superior del túnel. En algunos productos, como hortalizas de
hoja y cerezas, no resulta adecuado este sistema ya que son altamente sensibles al
golpeteo por la caída de agua, por lo que para este tipo de productos se recomienda
que la altura de caída no sea mayor a 20 centímetros; estos productos pueden
también enfriarse mediante un sistema por inmersión.
La eficiencia del enfriamiento depende del gasto de agua que cae sobre la
superficie del producto; de esta manera, para producto en cajones o cajas, un
gasto de agua de 13.6 a 17.0 litros por segundo y por metro cuadrado de
superficie (L /s / m2) resulta comúnmente utilizado. A menudo se diseñan
hidroenfriadores con suficiente altura para acomodar, uno sobre otro, dos cajones
en los transportadores. En el caso de producto a granel colocado sobre el
transportador se recomienda un gasto de agua de 4.75 a 6.80 L /s / m2.
El agua es generalmente enfriada mediante un sistema de refrigeración
mecánica, sin embargo, también puede utilizarse hielo troceado para asegurar un
adecuado enfriamiento. En algunas áreas, inicialmente se enfría agua y es
recirculada hasta completar la jornada de enfriamiento, después de lo cual debe
ser drenada para limpiar el equipo; en algunos casos el agua puede volver a
recircularse y para lo cual se deben instalar filtros especiales para limpiarla. Con
fines de desinfección se puede adicionar cloro al agua de enfriamiento,
estableciendo concentraciones de 100 a 150 ppm de cloro activo, reduciendo con
esto el riesgo de incidencia de pudriciones postcosecha.
El enfriamiento mediante agua fría presenta algunas limitaciones: tanto el
producto como las cajas y material auxiliar de empaque, debe ser tolerante a altas
humedades, así como a la presencia de cloro (los chabacanos presentan algunas
veces daños por cloro) y otros compuestos químicos usados para limpiar el agua de
enfriamiento; los orificios del tanque superior deben ser regularmente limpiados
para evitar que se tapen y se limite el gasto de agua que cae sobre el producto. El
producto proveniente del campo puede permanecer a la temperatura ambiente por
un corto tiempo, sobretodo cuando el hidroenfriador es operado a su máxima
capacidad; el producto ya frío debe ser inmediatamente introducido a una cámara
frigorífica para evitar su recalentamiento.
El hidroenfriamiento puede ser eficiente en cuanto a gasto de energía si el
equipo es operado continuamente a su máxima capacidad y se encuentre dentro de
un espacio frío o cubierto con material aislante, esto a fin de reducir entradas de
calor.
4. Hielo troceado (Package icing)
Algunos productos son enfriados mezclándolos dentro de las cajas de empaque
con hielo troceado. Inicialmente el contacto entre el hielo y el producto provoca un
enfriamiento acelerado y se va haciendo más lento conforme ocurre la fusión del
hielo. El suministro constante del agua de fusión mantiene una alta humedad
relativa alrededor del producto. La formación de una mezcla entre agua de fusión
y hielo, permite que este último se distribuya a través de la caja, alcanzando un
mejor contacto con el producto.
Este método de enfriamiento requiere de cajas tolerantes a altas humedades, de
material impermeable y con suficientes orificios para que drene el agua de fusión.
En operaciones pequeñas, el hielo dentro de la caja es distribuido manualmente o
mediante palas; en instalaciones grandes se utilizan máquinas que fabrican la
mezcla agua-hielo y de manera automática es aplicada dentro de las cajas e incluso
sobre palets ya formados. El proceso automático requiere de pocos minutos y es
empleado para algunas hortalizas que se empacan en campo, particularmente
brócoli. Es de señalar que el producto así empacado deberá localizarse en una
cámara frigorífica con el fin de minimizar la fusión del hielo.
O° C) por periodos relativamente prolongados. Algunos productos con baja
densidad, y por tanto con exceso de espacio, permite mayor carga de hielo dentro
del empaque, de tal manera que el hielo que no experimentó fusión durante el
enfriamiento puede permanecer aun después del transporte; ese exceso de hielo
resulta importante para mantener la temperatura del producto, en caso que la
cadena del frío se rompa. Si embargo, esta situación se traduce en un uso
ineficiente del hielo y el peso del hielo puede aumentar significativamente el flete
de la carga, limitando incluso la cantidad del producto transportado. Una cantidad
de hielo equivalente al 20-30% del peso del producto resulta necesaria para iniciar
el enfriamiento, no así de la mezcla agua-hielo donde se requiere de un peso igual
al del producto. Es de señalar que en el caso de mezcla de cargas el agua de fusión
puede dañar las cajas vecinas que no sean tolerantes al exceso de humedad;
además de que el sistema de aislamiento del vehículo puede ser humedecido. Tanto
el uso de hielo troceado como de la mezcla agua-hielo puede resultar inconveniente
en casos de comercialización al mayoreo.
Flores cortadas son frecuentemente enfriadas por aire forzado si el manejo
posterior de las cajas es en un ambiente no refrigerado, pudiendo adicionar bolsas
con hielo para prevenir el aumento de la temperatura del producto. Este sistema
permite que se utilice hielo con fines de enfriamiento, a condición de que el agua de
fusión se contenga y con esto evitar daños al producto y cajas de empaque.
5. Enfriamiento Mediante Vacío (Vacuum Cooling)
Este método de enfriamiento se basa en la evaporación de parte del agua del
producto a una baja presión atmosférica, resulta muy rápido ya en aquellos
productos que liberan agua fácilmente se pueden alcanzar tiempos de enfriamiento
de 20 a 30 minutos.
Productos con alta relación superficie/volumen y que liberan agua rápidamente,
tales como hortalizas de hoja, especialmente lechugas, se adaptan mejor a este
método. En algunas ocasiones es también utilizado para enfriar apio, algunas
variedades de maíz dulce, ejotes, zanahorias y chile pimiento; en estos dos últimos
se utiliza para conseguir un secado superficial y del pedúnculo, respectivamente,
así como para inhibir el desarrollo de pudriciones postcosecha. Una ventaja del
método es que se pueden enfriar rápidamente productos ya empacados e incluso
envueltos en diversas películas, a condición de que éstas faciliten el transporte del
vapor del agua.
La pérdida de agua y el consecuente enfriamiento, se logra mediante la
extracción del aire de una cámara de acero, cerrada herméticamente, donde se
localiza el producto. Al reducir la presión atmosférica alrededor del producto
disminuye la temperatura de ebullición de su agua, por lo que conforme se
presenta la caída de presión el agua se evapora rápidamente al ceder el producto el
calor latente de vaporización. El vapor de agua dentro de la cámara es eliminado
mediante un serpentín de refrigeración localizado entre la entrada de carga la
bomba de vacío. El proceso de enfriamiento conduce a pérdidas de peso
(principalmente agua) de alrededor del 1% por cada 6° C de disminución de la
temperatura del producto. Este nivel de pérdidas de peso puede resultar
inconveniente para algunos productos como cebollines, apio, y algunas variedades
de lechuga. En algunos equipos se instalan sistemas de aspersión de agua para
humedecer la superficie del producto durante el proceso de enfriamiento y al igual
que con el hidroenfriamiento el agua se debe desinfectar en casos de recirculación.
La aspersión puede también ocurrir antes de que el producto entre a la cámara de
vacío. Al final del proceso de enfriamiento el rompimiento rápido del vacío puede
forzar la salida de agua en la superficie del producto, dándole una apariencia de
mojado.
Una típica cámara de vacío o autoclave puede tener una capacidad para enfriar
hasta 800 cajas de lechuga (20 palets con 40 cajas cada uno); existen equipos
pequeños para un solo palet. La mayoría del equipo es portátil y es utilizado en dos
o más áreas de producción durante el año, lo que trae como consecuencia que el
alto costo de inversión inicial se amortice en una temporada de operación.
Actualmente la mayoría de los equipos para el enfriamiento por vacío cuentan con
refrigeración mecánica y bombas rotatorias de vacío.
ATMÓSFERAS CONTROLADAS Y MODIFICADAS
Las atmósferas controlas (AC) Y modificadas (AM), consiste en la adición o
remoción de gases resultando en una composición atmosférica substancialmente
diferente a la del aire.
COMPOSICION NORMAL DEL AIRE
N2 = 78.08%
O2 = 20.95
CO2 = 0.03
Otros gases = 0.94
(Con fines de cálculo N2 = 79%; O2 = 21%; CO2 =0%)
Generalmente las atmósferas controladas y modificadas involucran la ↓ [O2] +
↑ [CO2] y balance con la [N2]; además de el empleo de una ↓ to.
Las AC y AM difieren únicamente en el grado de control de los niveles de gases,
en las AC es más exacto y se establecen bajo cámaras herméticas; las AM se
establecen bajo recubrimientos a base de ceras o películas plásticas. Por otro lado,
tanto las AC como AM se deben considerar como un complemento al uso de la
refrigeración.
A. Beneficios potenciales de las atmósferas controladas y modificadas
- Retardo de la maduración y senescencia, así como de los cambios
bioquímicos y fisiológicos asociados a ambos fenómenos (pe:
disminución de la velocidad de respiración y biosíntesis de etileno,
retardo en el proceso de ablandamiento y degradación de almidón)
- Control de ciertos desórdenes fisiológicos (pe: daños por frío)
- Control de microorganismos causantes de pudriciones (atmósferas
fungicidas) o de plagas cuarentenarias (atmósferas insecticidas)
- Permite el uso de de altas humedades relativas de almacenamiento o
transporte (en frutas cercanas a 95%, en hortalizas hasta 99%)
B. Riesgos potenciales de las AC y AM
C.
- Activación de la respiración anaeróbica con la consecuente
acumulación de acetaldehídos y etanol (metabolitos tóxicos)
- Manchado de tejidos (tanto a nivel externo como interno)
- Maduración anormal (ablandamiento irregular, pobre
desarrollo del color característico)
- Incremento en la sensibilidad al ataque de microorganismos
- Desarrollo de aromas y sabores desagradables
El principio del control de la maduración y senescencia por las AC y AM se
establece primeramente en La Ley de Acción de Masas:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ∆
Lo anterior implica que al bajar los niveles de O2 la oxidación de la glucosa
disminuye y por tanto la velocidad de respiración también resulta menor.
La disminución de la respiración también se explica por el efecto de las bajas
concentraciones de O2 en la terminal oxidativa del transporte de electrones y
fosforilación oxidativa, en cuyo caso la citocromo oxidasa que favorece la
formación de H2O, disminuye su actividad y por tanto la respiración. As mismo, el
efecto de las altas concentraciones de CO2 se explica por la disminución de la
glicólisis en el paso de Fructosa 6 fosfato a Fructosa 1,6 difosfato donde actúan las
enzimas Fosfofructokinasas (PFK); al limitarse la evolución de la glicólisis la
síntesis de Piruvato disminuye y el proceso respiratorio se hace más lento.
En cuanto a etileno, las bajas concentraciones de O2 disminuyen la actividad de la
ACC – Oxidasa con lo que se limita la síntesis de etileno y por tanto se retrasa la
obtención de la Concentración Umbral (ver esquemas de etileno en apuntes
anteriores), así mismo, las altas concentraciones de CO2 compiten con etileno en
sitio de acción del Receptor limitando la formación de la molécula que favorece la
maduración (ver esquema en apuntes anteriores).
De acuerdo con lo anterior, la composición atmosférica influye en la velocidad
de respiración de todos los productos hortofrutícolas; de esta manera, reduciendo
los niveles de O2 por debajo de 8% la velocidad de respiración disminuye en la
misma proporción. Sin embargo, se tiene un nivel mínimo de O2 abajo del cual se
induce la Respiración Anaeróbica con la consecuente síntesis de Acetaldehídos y
Etanol, los cuales al acumularse hasta determinadas concentraciones
(concentraciones críticas) resultan tóxicos a células y tejidos conduciendo a la
aparición de desórdenes fisiológicos, caracterizados por diversos tipos de
manchado (interno y/o externo), maduración irregular y pérdidas de la calidad
comercial. Este nivel mínimo de O2 ha sido definido como Punto de Compensación
Anaeróbica (PCA) e indica aquella concentración de O2 en la cual el producto
desprende la mínima cantidad de CO2 como producto de la respiración, abajo del
PCA la respiración anaeróbica es más activa que la aeróbica. Asimismo, el PCA
difiere para cada producto (pe: manzana 2%, mango 8%).
PCA
5% 10% 21%
Concentración de Oxígeno
2%
Respiración
(mg CO2 kg-1 h-1)
Lo anterior supone que cada producto presenta determinadas tolerancias a las
bajas concentraciones de O2 y altas de CO2. Esta tolerancia esta dada por las
características de barrera del producto siendo esta impuesta por el espesor de la
cutícula, contenido de ceras epicuticulares, número de lenticelas, presencia de
conductos naturales (conductos florales como en el caso de manzana), todo lo cual
define la concentración de gases (O2, CO2, C2H4, H2O en forma de vapor y aromas)
en la atmósfera interna de los espacios intercelulares. La velocidad con que
cambian los niveles de gases en la atmósfera interna depende de diversos factores
como: Especie, cultivar, temperatura, velocidad de respiración y producción de
etileno, PCA y habilidad para eliminar el acetaldehído y etanol acumulados.
Por lo anterior, el tiempo de almacenamiento o transporte, así como los efectos
de las AC y AM sobre la calidad de los productor hortofrutícolas, requiere de un
cuidadosa selección de las concentraciones de O2 y CO2 y de la temperatura. Así
por ejemplo: La combinación de 1% de O2 + 5% de CO2 a 0o C retarda la
maduración y deterioro de peras ‘Bartlett’ por 6 meses; sin embargo, estas mismas
concentraciones causan daños severos cuando la temperatura de almacenamiento
es de 20º C. Asimismo una atmósfera de 2% O2 + 10% CO2 retardan por 3
semanas los cambios en color de chiles almacenados a 10º C, en comparación con
aquellos solo expuestos a 10º C; además este nivel de gases en el mismo producto,
ejerce un control en la aparición de daños por frío si la temperatura disminuye
hasta 5º C, durante el mismo periodo.
Clasificación de frutas y hortalizas de acuerdo a su
Tolerancia a bajas concentraciones de O2
Concentración de %O2 Producto Hortofrutícola
0.5 Nueces, frutas y hortalizas secas.
1.0 Algunos cultivares de manzana y pera,
brócoli, hongos, cebolla, ajo, frutas y
hortalizas mínimamente procesadas.
2.0 Algunos cultivares de manzana y pera,
kiwi, chabacano, nectarina, durazno,
ciruela, fresa, papaya, piña, olivo,
melón, maíz dulce, ejote, lechuga, col,
coliflor, col de bruselas y apio.
3.0 Aguacate, persimonio, tomate, chile,
pepino y alcachofa.
5.0 Cítricos, chícharo, espárrago y camote.
Clasificación de frutas y hortalizas de acuerdo a su
tolerancia a altas concentraciones de CO2
Concentración de %CO2 Producto Hortofrutícola
2.0 Manzana (Golden delicious), peras asiáticas,
peras europeas, chabacano, uva, col china,
tomate, Chile pimiento, lechuga, endivia,
apio, alcachofa y camote.
5.0 Manzana (diversos cultivares), durazno, col,
nectarina, ciruela, naranja, aguacate, kiwi,
banano, mango, papaya, coliflor, chícharo,
col de bruselas, rábano, zanahoria.
10.0 Pomelos, limón, limas ácidas, persimonio,
pepino, okra, espárrago, cebollín, ajo.
15.0 Fresa, frambuesa, zarzamora, arándano,
cereza, higo, melón, maíz dulce, espinaca.
Pretratamientos con altas concentraciones de CO2 (10 – 20 %) se han probado
para el control de ciertos microorganismo causantes de pudriciones, de esta
manera tratamientos con 20% de CO2 por 20 – 24 horas retardan el desarrollo de
Botrytis cinerea en fresas con lo cual su vida útil se prolonga hasta por 2 días más
en relación a frutos sin tratamiento. Por otro lado, tratamientos con 12% de CO2
por 2 – 4 semanas a 5º C, antes del almacenamiento bajo AC, retardan las pérdidas
de firmeza en frutos de manzana, lo cual permite un mayor tiempo de
comercialización en postalmacenamiento.
Métodos para establecer atmósferas controladas o modificadas:
Para AC
1. Reducción de O2
- Quemadores catalíticos pe: Unidades Tectrol (Transfresh, USA)
- Arrastre con N2 (Sistema Oxitrol y Sistema Nitrol)
2. Eliminación de CO2
- Decarbonizadores de agua
- Uso de carbón activado
- Uso de cal hidratada
Para AM
1. Uso de películas plásticas
- Individuales (por fruto), bolsas, cajas o palets
2. Recubrimientos a base de ceras (% de sólidos, pH, ceras al agua o ceras en
solventes, permanencia del brillo).
Condiciones recomendadas de AC/AM con fines de almacenamiento y/o transporte
para algunas frutas.
Producto Temperatura Atmósfera Aplicación
oC % O2 %CO2
Manzana 0 - 5 1 - 3 1.5 Comercial
Cereza 0 - 5 3 - 10 10 - 15 Limitado uso
Comercial
Uva 0 - 5 2 - 5 1 - 3 Incompatible
Kiwi 0 - 5 1 - 2 3 - 5 Algún uso
Comercial
(C2 H4 < 20ppb)
Frambuesa, 0 - 5 5 - 10 15 - 20 Transporte
Zarzamora y
Fresa
Nueces y 0 - 25 0 - 1 0 - 100 Control de
Frutas secas Insectos
Aguacate 5 - 13 2 - 5 3 - 10 Limitado uso
Comercial
Mango 10 - 15 3 - 5 5 - 10 Limitado uso
Comercial
Plátano 12 - 15 2 - 5 2 - 5 Transporte
TECNOLOGÍA DEL ETILENO
En muchos productos hortofrutícolas ETILENO juega un papel importante en
postcosecha, ya que su presencia puede ser indeseable al acelerar la senescencia (y
por tanto el deterioro) o la maduración cuando no se desea; en otros casos es un
factor deseable al adelantar la maduración o mejorar la calidad del producto.
Comercialmente se aplica con fines de maduración acelerada o desverdizado.
EFECTOS DESEABLES DE ETILENO
1. Estimula el proceso de maduración
2. Adelanta y homogeniza la maduración
3. Mejora el color de frutos
EFECTOS INDESEABLES DE ETILENO
1. Acelera senescencia y pérdidas del color verde en algunos
frutos inmaduros (pe: pepinos, brócoli) y hortalizas de hoja.
2. Acelera maduración de frutas durante el almacenamiento y
y manejo postcosecha.
3. Inducción de sabor amargo (isocoumarinas) en zanahoria.
4. Brotación de papas.
5. Abscisión de hojas y pétalos en flores cortadas, coliflor, follajes.
6. Endurecimiento de espárragos.
Etileno es un gas incoloro detectado a nivel de ppm (1μL/L=1ppm) y
características asfixiantes. Puede ser explosivo a concentraciones de 3.1% a 32.0%
en el aire.
Con fines de maduración acelerada las concentraciones para respuesta
fisiológica varían de 0.1 ppm a 10.0 ppm, logrando con esto adelantar la
maduración en frutos cosechados en madurez fisiológica, madurar frutos
cosechados es estado inmaduro (últimas fases del crecimiento y la
homogeneización de la maduración (se aplica en frutos climatéricos como banano,
mangos, papaya, aguacate). Para el desverdizado las dosis de etileno se ubican
entre 10.0 ppm a 100 ppm y su objetivo es acelerar la degradación de clorofila y
favorecer la síntesis de carotenoides (se aplica en frutos no climatéricos, pe:
naranjas, mandarinas, limones y pomelos).
En general los tratamientos con etileno en frutos climatéricos deben realizarse en
fase preclimatérica y su efecto es adelantar la aparición del climaterio respiratorio,
estimular la autocatálisis de etileno (ACC – Oxidasa se activa por aplicaciones
externas de C2H4), se favorece la obtención de la concentración umbral. En el caso
de frutos no climatéricos, hortalizas y ornamentales, las aplicaciones externas de
etileno incrementan la velocidad de respiración, con lo cual se acelera el deterioro
(aumentan la sensibilidad al ataque de microorganismos causantes de pudriciones,
como Penicillum y favorecen las pérdidas de agua por transpiración); en este
sentido, el desverdizado de cítricos tiene el inconveniente de favorecer su deterioro
de los frutos por lo que tras el tratamiento deben auxiliarse con tecnologías como
el encerado y aplicación de fungicidas específicos, asimismo el manejo bajo
condiciones de refrigeración.
MÉTODOS PARA EL TRATAMIENTO CON ETILENO
- Inyección de gas etileno a partir de cilindros
- Mezclas de etileno a prueba de explosión (mezcla
con gases inertes)
- Sistema RIPEGAS ofrece 6% de ETH + un gas inerte
- Generadores de etileno (deshidratación catalítica
de etanol)
C2H5OH – H2O → C2H4
- Liberadores de etileno (Ethrel o CEPA)
Ácido 2-cloroetilfosfónico (solución acuosa a
pH 5 produce etileno). Se aplica por aspersión
o inmersión.
- Carburo de calcio (desprende acetileno)
CONDICIONES PARA LA MADURACIÓN
O DESVERDIZADO DE FRUTAS
- Temperatura: 18-20 oC
- Humedad Relativa: 90-95%
- Dosis de etileno: 0.1 - 10 ppm (maduración)
10 – 100 ppm (para desverdizado)
- Tiempo de exposición: 24 – 36 horas (maduración)
48 - 72 horas (desverdizado)
- Circulación de aire para homogeneizar
- Ventilación para evitar acumulación de CO2
TRATAMIENTO CON GAS ETILENO (Desverdizado)
Sistema Discontinuo
8 – 10 horas Aire fresco 8 – 10 horas
Etileno Etileno Color
Comercial
Circulación CO2 Circulación
De Aire (Ventilación 1-3 h) De Aire
Sistema Continuo
Circulación aire (1 Vol./min.)
Etileno (100 ppm) Etileno Color
+ CO2 Comercial
100
ppm
100
ppm
20º C
90% HR
APLICACIONES DE ETHREL CON FINES COMERCIALES
Efecto Producto
- Maduración (Precosecha) Tomates, chile pimiento
- Abscisión de frutos Manzana, cereza, olivo
(cosecha mecánica)
- Desarrollo de color Manzana, arándano, higo, uva,
chile pimiento, piña cítricos
- Desverdizado (Precosecha) Tangerinas
- Desverdizado (Postcosecha) Naranja, mandarina, toronja,
limón, tangerina
- Maduración (Postcosecha) Banano, plátanos, tomates
Los tratamientos con ethrel (liberador de etileno) consisten en la preparación de
una solución (1000 – 2000 ppm de ácido cloroetilfosfónico) por 5 – 10 minutos
(almacenamiento a 20º C y 85 – 90% de humedad relatíva) hasta maduración;
para desverdizado almacenamiento a 17º C; 85 – 90% HR por 7 días hasta la
obtención del color deseado.
Para el tratamiento con carburo de calcio que desprende acetileno (que tiene
acción similar a etileno), consiste en la preparación de bolsas (50 gramos) de las
cuales se coloca una por caja de 25 – 30 kilogramos.
MANEJO POSTCOSECHA
A. Sistemas de manejo postcosecha
Involucra el diseño de operaciones y tecnologías aplicadas a un producto
tendientes a mantener su calidad de acuerdo al tipo de mercado (regional,
nacional o de exportación), tipo y tiempo de almacenamiento o transporte
(atmósfera normal o controlada; aéreo, marítimo o terrestre; corto, mediano o
largo término), requerimientos de tratamientos especiales (preenfriamiento,
encerado, fungicidas, reguladores del crecimiento, antioxidantes), exigencia de
normas de calidad, tratamientos fitosanitarios, tratamientos con fines de
inocuidad y seguridad.
El sistema de manejo postcosecha resulta específico para cada producto y puede
ser tan sencillo aplicándose a nivel campo, hasta nivel de empacadoras con
operaciones realizadas con equipo automático; lo importante es que con las
operaciones aplicadas el producto adquiera un VALOR AGREGADO.
OPERACIONES BÁSICAS DE MANEJO POSTCOSECHA
(Frutas y Hortalizas)
Cosecha
Grado de madurez: Tamaño, color, firmeza, oBrix, % almidón)
Cosecha manual o mecánica
Selección (eliminación desecho)
Recorte (hortalizas)
Limpieza (agua, aire)
Clasificación (tamaño, color forma, peso)
Tratamientos especiales (fungicidas, ceras, reguladores del crecimiento)
Empaque (madera, cartón, normas)
Curado (tubérculos, ajo, cebolla)
Preenfriamiento Procesamiento
Almacenamiento
Temperatura y humedad relativa Enlatado
Movimiento y composición del aire Congelación
Fumigación Productos cortados
Transporte Fermentación
Temperatura, humedad relativa y composición del aire Secado
Maduración o desverdizado Salsas
Temperatura y humedad relativa
Etileno
Empaque para el consumidor
Mercado (Central de abastos, supermercados, tianguis)
Un ejemplo es el diseño del sistema de manejo postcosecha aplicado
comercialmente para mango de exportación, en donde se incluyen algunas
operaciones especiales para cumplir con los requerimientos fitosanitarios exigido
por algunos países (tratamiento hidrotérmico para control de estados inmaduros
de moscas de la fruta).
Sistema de Manejo Postcosecha de Mango
Cosecha
Transporte de huerta a empacadora
Operaciones en la empacadora
Recepción
(Registro, prueba fitosanitaria y de calidad)
Preselección
Hidrocalentamiento
(46.1° C, 75-90 min)
ZONA PROTEGIDA CON MALLA
Enfriamiento post hidrotérmico
(21°C, 30 min)
Secado
Clasificación
Empacado
Entarimado
Preenfriamiento
Transporte con destino a mercado de exportación
Básicamente las operaciones postcosecha incluyen las realizadas en campo y
aquellas de empacadora:
MANEJO EN CAMPO
1. Índices de cosecha
(Químicos, físicos, computacionales)
2. Métodos de cosecha
(Cosecha manual o mecánica)
3. Sistemas de protección
(Daños mecánicos: bolsas de cosecha, hule en burbujas, sombreado)
4. Requerimientos de capacitación
5. Cajas de campo
(Madera, plástico, bins)
1. Índices de cosecha
La calidad final del producto, el tiempo de almacenamiento y/o transporte, los
requerimientos de tratamientos especiales y las necesidades de industrialización
dependen del grado de madurez al momento de cosecha.
La madurez de cosecha es la fase el cual un producto ha alcanzado un estado
suficiente de desarrollo para que después de la cosecha y manejo postcosecha, su
calidad alcance las normas establecidas ya sea a nivel nacional como internacional.
CALIDAD DE PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS
1. Organoléptica (Sabor, color, aroma, textura)
2. Nutricional (contenido de vitaminas, proteínas, lípidos, fibra, minerales)
3. Estética (tamaño, forma)
4. Potencial de almacenamiento (temperatura, tiempo, humedad relativa)
5. Manejo postcosecha (resistencia a daños mecánicos y fitopatológicos)
6. Agroindustrial (contenido de compuestos químicos, textura, tamaño, color)
7.
En algunos productos la madurez de cosecha coincide con la madurez
fisiológica (frutos climatéricos), en otros con la madurez de consumo (frutos no
climatéricos) y en casos diversos productos se ajustan a la madurez horticultural
(hortalizas de raíz, germinados, tallos o tubérculos, flores o inflorescencia, frutos
maduros o inmaduros).
Madurez Fisiológica: Estado de desarrollo de los frutos en el cual han alcanzado
su máximo crecimiento y pueden continuar de manera natural con su maduración
y senescencia. Los frutos climatéricos se cosechan en este estado.
Madurez de Consumo: Es el estado de desarrollo de los frutos en el cual han
alcanzado las condiciones organolépticas que le permiten su consumo inmediato.
Madurez Horticultural: Estado del desarrollo de una fruta u hortaliza en el cual
han alcanzado los requisitos necesarios para su utilización en estado fresco o con
fines de industrialización.
Para definir el estado de cosecha se utilizan los índices de cosecha, los cuales deben
reunir los siguientes requisitos:
a) Relacionar al mismo tiempo la calidad y vida postcosecha del producto,
independientemente de la zona de producción, época y año de cosecha.
b) Ser perceptible y variable en función del estado de madurez, así como
práctico y rápido.
c) Preferiblemente objetivo (medible) en lugar de subjetivo (estimado)
d) Aceptado tanto por productores, empacadores, comercializadores e
inspectores.
e) De preferencia no destructivo en lugar de destructivo.
La cosecha de los productos hortofrutícolas antes o después de su momento
óptimo de cosecha presenta diversas ventajas y desventajas:
Cosecha Anticipada: Productos con menor calidad organoléptica, > susceptibilidad
a ciertos desórdenes fisiológicos, > sensibilidad a pérdidas de agua por
transpiración, > necesidades de tratamientos especiales.
Cosecha Tardía: Productos con menor resistencia a daños mecánicos, >
sensibilidad al ataque de microorganismos causantes de pudriciones, < vida de
almacenamiento y/o comercialización.
Los índices de cosecha son específicos para cada producto debido a las diferencias
en estructura morfológica, y metabolismo y acumulación de compuestos químicos;
así por ejemplo en el caso de cítricos se usan los siguientes índices:
ÍNDICES DE COSECHA Y CALIDAD EN CÍTRICOS
Externos Internos Otros índices
Tamaño y peso o volumen Color de jugo Espesor de la piel
Color de la cáscara Contenido de jugo Peso de la cáscara
Textura Sólidos Solubles (oBrix) No de semillas
Manchado de la piel Contenido de ácido Cítrico Residuos químicos
Contenido de ácido cítrico
Contenido de ácido L-ascórbico
Contenido de volátiles en jugo
(Etanol y acetaldehidos)
Índice de formol
Sin embargo, los valores cambian de acuerdo a cada especie y cultivar e incluso
zona de producción (suelo, clima)y prácticas de cultivo (fertilización,
abastecimiento de agua, uso de pesticidas, reguladores del crecimiento, podas y
tratamientos de control de la floración y del desarrollo del producto, entre otros).
ÍNDICES DE COSECHA
Producto % de jugo Índice de Índice de
Madurez Color
(oBrix/Ác. Cítrico) (1000a/bL)
Naranjas
W. Navel 30 6.0-6.5 > +6
Valencia 41 10-12 -2 a +2
Mandarina
Común 33 6.5 > +6
Fortune 40 8.0 > +6
Limón 20 2-3 -1.5
Limas Ácidas 45±5 1.0-1.02 -14±1
ÍNDICES DE COSECHA APLICADOS A NIVEL COMERCIAL
Índices de cosecha Producto Método de determinación
Días transcurridos entre Manzana, pera, mango Computación (registro datos)
floración o amarre plátano (banano)
Unidades calor* Manzana, chirimoya, Computación datos climático
maíz dulce (to C máxima y mínima)
Desarrollo capa de Melón cantaloupe Fuerza de separación
abscisión
Tamaño Todas las frutas y Vernier, calibradores
algunas hortalizas
Solidez Lechugas, apio, col, Medida al tacto
piña, sandía
Medidas de textura
Firmeza Manzana, pera, durazno Penetrómetro, texturómetro
Color interno Color de pulpa en mango Colorímetro, cartas de color
Contenido de jugo Cítricos naranja, limón Test de extracción
Contenido de aceite Aguacates Test de extracción química
Astringencia contenido Persimonio Test del cloruro férrico
de taninos
Contenido de almidón Manzana, pera Test del yoduro de potasio
Contenido de azúcares Manzana, pera, uvas Refractómetro test químico
Contenido de ácidos Cítricos, uva, frambuesa Test de titulación
Relación azúcar/ácido Cítricos, zarzamora, uva Test químico
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  • 1. FISIOLOGÍA Y TECNOLOGÍA POSTCOSECHA Durante los últimos diez años la producción de productos hortofrutícolas de importancia comercial en México, se ha elevado desde alrededor de 15.0 millones de toneladas hasta más de 21.0 millones, considerando únicamente 39 productos (19 de hortalizas y 20 de frutas); sin embargo, en el país se produce una mayor variedad de productos que lo sitúan como el 4º lugar en términos de biodiversidad. Los productos hortofrutícolas son altamente perecederos, lo que les hace proclives a diversos daños y por tanto a pérdidas de la producción. El alto grado de perecibilidad de estos productos, combinado con la diversidad de mercados y sistemas de comercialización, dificulta la aplicación de metodologías confiables para la evaluación del nivel de pérdidas postcosecha, tanto de manera global como de productos en específico. Las pérdidas postcosecha pueden ser evaluadas en términos económicos, cuantitativos, cualitativos y nutricionales: a) Económicas: Se refiere a la reducción del valor económico como resultado de pérdidas físicas. b) Cuantitativas: Involucra la reducción en peso (debido a pérdidas de agua por transpiración o de materia seca por respiración). c) Cualitativas: Las cuales son descritas por comparación con estándares de calidad aceptados localmente; resultan difíciles de evaluar ya que se miden aplicando conceptos subjetivos (por ejemplo “daño o daños). d) Nutricionales: Incluye pérdidas en nutrientes (azúcares, proteínas, otros), vitaminas y minerales. Las pérdidas postcosecha se evalúan desde la cosecha, manejo en campo, acondicionamiento, empaque, almacenamiento, transporte, distribución, y venta (cadena postcosecha). No incluye aquellas que se presentan durante la etapa de producción (pérdidas precosecha), no obstante muchos factores que inciden durante la fase de producción incrementan la sensibilidad a daños y pérdidas de la calidad de los productos hortofrutícolas una vez que han sido cosechados. PRODUCCIÓN POSTCOSECHA Sistema Producción ---- Cosecha ---- Acondicionamiento ---- Almacenamiento ---- Comercialización CADENA POSTCOSECHA Calidad: Es una combinación de características, atributos o propiedades que le dan valor al producto. Daño: Se refiere al deterioro que experimenta un producto (debido a causas biológicas o no biológicas) y que conduce a su rechazo. Pérdida: Se refiere a la desaparición global o de cualquiera de los atributos del producto. PROBLEMAS DURANTE LA CADENA POSTCOSECHA COSECHA
  • 2. Producto Cosecha Empaque Transporte Selección Almacén Venta Frutas Inadecuada Sobrellenado Manejo Inadecuada Cambios Manchado madurez brusco maduración químicos Raíces Excesiva Daños Raspaduras Malformación Curado Brotación humedad* mecánicos inadecuado Tubérculos Daños Daños Raspaduras Malformación Curado Pudriciones mecánicos mecánicos inadecuado (hongos) Hojas Pudriciones Capacidad Alta to en Sobrecortado Marchitez Pudriciones inadecuada tránsito (bacterias) Flores Senescencia Acomodo Alta to en Inadecuado Color Pérdida inadecuado tránsito desarrollo anormal de color Tallos Inadecuado Quebraduras Alta to en Malformación Elongación Secado método de tránsito anormal externo cosecha Bulbos Insuficiente Raspaduras Manejo Deformación Brotación Secado desarrollo brusco externo ( Pantastico, E.R.B. and Bautista, O.K.) La magnitud de pérdidas postcosecha de frutas y hortalizas en estado fresco se estima en cerca de 5 a 25% en países desarrollados y 20 a 50% en países en vías de desarrollo, esto dependiente del producto (especie y cultivar o variedad), grado de perecibilidad, condiciones agroclimatológicas de desarrollo, características de manejo postcosecha, tipo de mercado y requerimientos de calidad. Para establecer programas de control de las pérdidas postcosecha se requiere: 1) Entender los factores biológicos y ambientales involucrados con el deterioro. 2) La aplicación racional de tecnologías postcosecha tendientes a controlar los cambios relacionados con la maduración y senescencia y con esto mantener la calidad del producto. I. Características Generales de las Flores, Frutas y Hortalizas A. Son tejidos vivos 1.- Están sujetos a continuos cambios después de cosechados a) Algunos cambios son deseables b) Otros no son deseables 2.- Algunos cambios no pueden ser detenidos (controlados hasta ciertos límites) 3.- Sujetos al deterioro y muerte B. Presentan un alto contenido de agua 1.- Sujetos al marchitamiento 2.- Mayor sensibilidad a daños mecánicos
  • 3. 3.- Alto calor específico C. Sujetos a daños fitopatológicos 1.- Desarrollo de pudriciones 2.- Ataque de insectos D. Diversidad 1.- En estructura morfológica 2.- En composición 3.- En comportamiento fisiológico Conclusiones: Es importante el entendimiento de las diferencias y similaridades que existen entre productos para establecer sistemas de manejo postcosecha comunes, compatibilidad con fines de almacenamiento y transporte, uso múltiple de equipos y otros. II. Factores de Deterioro A. Metabólicos A.1. Catabolismo general 1.- Respiración: Proceso catabólico normal mediante el cual compuestos orgánicos (carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos orgánicos) son degradados hasta productos simples y con liberación de energía. El término oxidación biológica es más apropiado por lo que ocurre en los diferentes procesos fisiológicos postcosecha. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Δ La pérdida de sustancias de reserva por efecto de la respiración induce a: - Acelerar la evolución de la senescencia - La pérdida del valor nutricional (valor energético) para el consumidor - La pérdida del sabor y disminución de la calidad (< dulzor) - La pérdida de peso seco (importante para productos destinados a la Deshidratación Estimación de las pérdidas de peso seco C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Δ 180g 264g Velocidad Pérdidas de Velocidad de respiración (mg CO2 kg-1.h-1) 180 = ------------------------------------------------------------ X ------- Peso Seco (g.kg-1 .h-1 ) 1000 mg g-1 264
  • 4. mg CO2 kg-1.h-1 Pérdidas Peso Seco (%) = ---------------------- X 0.68 1x104 La velocidad de deterioro (grado de perecibilidad) de las flores, frutas y hortalizas en estado fresco, es generalmente proporcional a su velocidad de respiración. 2.- Senescencia: Proceso fisiológico asociado con el envejecimiento durante el cual ocurren una serie de cambios, en su mayoría indeseables, y que conducen al deterioro y muerte de tejidos o del órgano entero. A.2. Cambios en componentes químicos 1.- Los cambios en carbohidratos incluyen: Conversión de Almidón → Azúcar (deseable en frutos, indeseable en papas) Conversión de Almidón ← Azúcar (endurecimiento: indeseable en chícharos) 2.- Pigmentos: Muchos cambios en pigmentos ocurren durante el desarrollo de los productos hortofrutícolas y ornamentales; los siguientes cambios se presentan después de la cosecha y pueden ser deseables o indeseables bajo determinadas condiciones de comercialización: a) Pérdidas de clorofila (color verde): deseable en frutas pero no en hortalizas o plantas ornamentales. b) Síntesis de carotenoides (colores rojo, amarillo y naranja): deseable en frutas como cítricos, durazno, tomate y mango; los β – carotenos son precursores de Vitamina A y por lo tanto son importantes desde el punto de vista nutricional. c) Metabolismo de antocianinas (colores rojo y azul): su biosíntesis es deseable en productos como manzana, cereza, fresa, frambuesa, zarzamora, berenjena y diversas flores de corte (nochebuena). d) Cambios en antocianinas y otros compuestos fenólicos pueden favorecer el oscurecimiento de tejidos, lo cual es indeseable ya que afectan la apariencia del producto. 3.-La degradación de pectinas y otros polisacáridos favorece el ablandamiento de las frutas durante la maduración y senescencia, lo que incrementa la susceptibilidad a daños mecánicos y desarrollo de pudriciones. 4.- Cambios en ácidos orgánicos, proteínas, aminoácidos y lípidos influyen en el sabor y síntesis de aromas, influyendo en la calidad organoléptica de los productos. 5.- Pérdidas en el contenido de vitaminas, principalmente ácido ascórbico o Vitamina C, lo que conduce a pérdidas de la calidad nutricional. 6.- Metabolismo de lípidos (especialmente lípidos a nivel membrana)
  • 5. 7.- Metabolismo de proteínas (actividad enzimática) B. Crecimiento y desarrollo anormal 1.- Brotación de yemas en bulbos y tubérculos (ajo, cebolla, papa y camote), enraizamiento de zanahorias y nabo, son eventos que disminuyen el valor útil del producto y aceleran su deterioro 2.- La curvatura de espárragos cuando se colocan horizontalmente (geotropismo -), es un evento que además de afectar la apariencia, favorece el endurecimiento de tejidos haciendo al producto incomestible. Similar respuesta geotrópica ocurre gladiolas cortadas cuando se colocan horizontalmente. 3.- Otro evento indeseable relacionado con el crecimiento y desarrollo es la germinación de semillas dentro del fruto, tal como ocurre en tomates, chiles, aguacate y mango, entre otros. C. Pérdidas de agua por transpiración. Las pérdidas de agua constituyen una de las principales causas que favorecen el deterioro de las flores, frutas y hortalizas en postcosecha. Principalmente estas conducen a: a) Pérdidas de peso del producto b) Cambios indeseables en la textura c) Daños por marchitamiento d) Manchado de tejidos D. Desórdenes fisiológicos. Diversos factores del clima y de manejo de la plantación (podas, riegos, aplicación de sustancias químicas y otros), así como tratamientos postcosecha (agua o aire caliente, curado, radiaciones ionizantes) y condiciones de almacenamiento o transporte (temperatura niveles de gases), pueden inducir respuestas metabólicas indeseables (desórdenes fisiológicos) que afectan la calidad y vida de anaquel o de frigoconservación de las flores, frutas y hortalizas en estado fresco. Entre éstos se tienen: a) Desórdenes por bajas temperaturas como Daños por Frío (que ocurren a temperaturas de refrigeración) o Daños por Congelación (por exposición a temperaturas por abajo del punto de congelación del producto). b) Alteraciones fisiológicas por exposición a altas temperaturas ambientales mayores a 30º C que inducen pérdidas de color en tomates), por tratamientos a base de agua o aire caliente (aceleran las pérdidas de la firmeza en mangos). c) Por deficiencias nutricionales (bajos niveles de calcio que inducen Mancha Amarga en manzanas o diversos desórdenes en mango). d) Alteraciones fisiológicas por altas concentraciones de CO2 y/o bajas de O2 que inducen diversos tipos de manchado, así como la formación de sabores y aromas desagradables.
  • 6. E. Daños Físicos. Varios tipos de daños físicos (heridas, raspaduras, magulladuras, manchado superficiales y golpes), contribuyen grandemente al deterioro y pérdidas de la calidad del producto. Su importancia aumenta debido a la mecanización y resultan en: a) Daños en la apariencia b) Favorecen el desarrollo de pudriciones c) Aceleran el manchado de tejidos d) Favorecen las pérdidas de agua e) Incrementan la respiración y producción de etileno y aumentan el grado de perecibilidad F. Ataque de Patógenos. Constituye una de las más importantes causas de pérdidas de productos hortofrutícolas en pre y postcosecha. Muchos microorganismos atacan a través de daños mecánicos o desórdenes fisiológicos; en pocos casos infectan tejidos sanos constituyendo una infección primaria. Asimismo diversos insectos (moscas de la fruta y otros) dañan al producto y afectan significativamente su calidad. En general el deterioro se manifiesta por: a) Desarrollo de pudriciones b) Daños en la apariencia global c) Ablandamiento excesivo de tejidos d) Desarrollo de sabores y aromas desagradables e) Síntesis de micotoxinas f) Daños a empaques g) Aumento de la respiración y síntesis de etileno II. Factores Externos que Influyen en el Deterioro A. Temperatura Constituye el factor ambiental más importante que influye en la velocidad de deterioro de las flores, frutas y hortalizas en estado fresco. Por cada 10º C de aumento de la temperatura la velocidad de deterioro aumenta dos o tres veces. La exposición a temperaturas indeseables resulta en muchos desórdenes fisiológicos. La temperatura también influye en la forma como etileno, bajas concentraciones de O2 o altas de CO2 afectan la calidad del producto. La germinación y desarrollo de patógenos son procesos grandemente afectados por temperatura. Algunos patógenos, como Rhizopus, son sensibles a bajas temperaturas (< 5º C). B. Humedad Relativa La velocidad de pérdidas de agua de las flores, frutas y hortalizas depende del Déficit de Presión del Vapor de Agua (DPVA) entre la atmósfera interna del producto y la del ambienta alrededor del producto; el DPVA varia con la
  • 7. temperatura y humedad relativa (HR) del aire. A una temperatura dada, la velocidad de pérdidas de agua del producto depende de la HR del aire; así mismo, a una HR dada, las pérdidas de agua del producto aumentan al elevarse la temperatura. C. Composición Atmosférica La disminución de la concentración de oxígeno (O2) y/o aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera alrededor del producto en forma no intencional o intencional (Atmósferas Controladas), puede tener un efecto benéfico o de riesgo al favorecer el deterioro del producto. La magnitud de dichos efectos depende de: la especie, cultivar o variedad, estado fisiológico, niveles de O2 y/o CO2 en la atmósfera, temperatura y tiempo de exposición. D. Etileno Etileno es una Hormona Vegetal que tiene diversos efectos en las plantas o cualquiera de sus órganos. En frutos estimula el proceso de maduración (en algunos casos es deseable y en otros indeseable), en flores y hortalizas acelera la senescencia y por tanto el deterioro del producto. Etileno es una hormona vegetal en forma de gas que es desprendida por los tejidos vegetales (entre ellos flores, frutas y hortalizas en postcosecha) y que tiende a acumularse en la atmósfera interna del producto, envolturas, empaques, cámaras de almacenamiento y contenedores. Tanto la maduración como la senescencia pueden ser estimuladas a concentraciones muy bajas (0.1 ppm ) en la atmósfera circundante. Fenómenos como la abscisión y brotación de yemas son estimulados por etileno. E. Luz La exposición de papas a la luz deberá ser evitada ya que favorece la formación de zonas verdes debido a la síntesis de clorofila y/o solanina (compuesto tóxico para los humanos). F. Otros Factores Varios compuestos químicos aplicados en pre o postcosecha (fungicidas, reguladores del crecimiento y antioxidantes, entre otros), pueden resultar perjudiciales al producto cuando las dosis aplicadas no son las adecuadas (problemas de residuos) o bien pueden interferir con el metabolismo normal del producto. III. Tecnologías Postcosecha Utilizadas a Nivel Comercial 1. Procedimientos para manejo de la temperatura
  • 8. a) El manejo de la temperatura constituye una de las tecnologías más importantes para extender la vida de comercialización de las flores, frutas y hortalizas en estado fresco. Se utiliza con fines de conservación, transporte y enfriamiento rápido. b) El manejo adecuado de la temperatura se inicia con la rápida remoción del calor de campo del producto, utilizando uno de los siguientes métodos de enfriamiento: Agua fría, hielo troceado, aire frío o vacío. c) Las cámaras de frigoconservación ingenierilmente deberán ser adecuadamente diseñadas y equipadas con: Sistemas de construcción y aislamiento, incluyendo barreras antivapor principalmente en los lados más calientes del sistema de aislamiento (generalmente hacia el exterior); pisos altamente resistentes; adecuadas y bien posicionadas puertas para carga y descarga; efectiva distribución del aire frío; sensibles y adecuada localización de controles; suficientes tubos de refrigeración (en el difusor) para minimizar la diferencia las temperaturas entre los tubos y el aire; y adecuada capacidad de refrigeración para alcanzar la temperatura deseada. Los productos deberán ser estibados dentro de la cámara con suficientes espacios entre palets y entre palets y paredes para asegurar una adecuada circulación del aire. d) Los transportes con equipo de refrigeración deben ser enfriados antes de cargar el producto. El retardo entre el enfriamiento después de la cosecha y carga en los transportes, debe ser evitado. Resulta recomendable el mantenimiento de una adecuada temperatura durante todo el manejo postcosecha de los productos (Cadena del Frío). 2. Control de la Humedad Relativa La humedad relativa puede influenciar pérdidas de agua, desarrollo de pudriciones, incidencia de algunos desórdenes fisiológicos y uniformidad en la maduración. La condensación de agua en la superficie del producto por efecto de transpiración o sobresaturación del aire de las cámaras, puede acelerar el desarrollo de pudriciones por lo que esta situación debe ser evitada. Una adecuada humedad relativa para frutas se puede situar en 85-95%, y 90-98% para el caso de de diversas hortalizas y flores cortadas; en lo que se refiere a cebolla seca y calabazas se recomienda en 70-75%, en tanto que algunas hortalizas de hoja y de raíz requieren de 95-100% de humedad relativa. Para el control de la humedad relativa se aplican las siguientes tecnologías: a) Adición de humedad al aire mediante el uso de humidificadores (agua asperjada, en forma de niebla o como vapor). b) Regulación del movimiento de aire y ventilación en relación a la carga de producto en la cámara de frigoconservación. c) La temperatura de los tubos del difusor o evaporador deberá estar en 1º C cercana a la del aire. d) Uso de barreras de humedad (aislantes de cámaras de refrigeración o de vehículos de transporte, líneas de polietileno en palets y películas plásticas en o como empaques). e) Láminas de agua en los pisos de las cámaras frigoríficas. f) Uso de hielo troceado en o fuera de las cajas con producto estibadas dentro de los vehículos de transporte.
  • 9. g) Asperjar el producto con agua en los anaqueles de venta al menudeo. Esto puede ser usado en hortalizas de hoja raíces de estación fría, frutos inmaduros (chícharo, ejote, calabacita, maíz en mazorca, habas, otros). 3. Complementos al manejo de temperaturas Muchas tecnologías son utilizadas comercialmente como coadyuvantes para prolongar la vida útil y mantener la calidad de las flores frutas y hortalizas durante su manejo en postcosecha. Ninguna de ellas, aplicadas ya sea solas o en combinación, puede sustituir el efecto favorable del mantenimiento de una temperatura y humedad relativa óptimas. Entre estas se incluyen: 1. Tratamientos aplicados al producto a) Curado de algunos frutos, tubérculos y raíces (cítricos, camote) b) Remoción de exceso de humedad en la superficie del producto c) Clasificación para retirar producto con daños o defectos d) Encerado e) Tratamientos con calor (aire, agua, vapor) f) Tratamientos con fungicidas g) Uso de inhibidores de la brotación (papas) h) Tratamientos con sustancias químicas especiales (antiescalde) i) Fumigación para control de insectos (Bromuro de metilo) j) Tratamientos físicos para control de insectos (a base de calor, otros) k) Radiaciones ionizantes l) Tratamientos con etileno 2. Tratamientos para manejar el ambiente a) Empaques b) Control del movimiento y circulación del aire c) Control del intercambio de aire y ventilación d) Remoción de etileno e) Atmósferas controladas o modificadas f) Procesos para Sanitización IV. Avances en Tecnología Postcosecha 1. Mejoramiento de los métodos de preenfriamiento (> eficiencia uso de energía). 2. Mejorar sistemas de monitoreo de temperatura, humedad relativa y gases en cámaras de conservación y vehículos de transporte. 3. Mejorar sistemas de carga e inspección para acortar tiempos de transporte. 4. Mejorar sistemas de distribución y promover el mercadeo directo. 5. Aumentar mecanización de la cosecha, manejo en volumen desde campo a empacadora y durante el transporte a mercados de destino, así como paletizar las cargas. 6. Definir la compatibilidad de productos para promover las cargas mixtas en contenedores evitando el uso de aquellos de menor tamaño. 7. Uso de empaques reciclables y ecológicos.
  • 10. 8. Promover el uso de empaques de plástico retornables (útil en ciertas áreas). 9. Ampliar el uso de atmósferas modificadas en empaques para el consumidor, palets y vehículos de transporte. 10. Incrementar la comercialización de productos mínimamente procesados. 11. Aplicación de buenas prácticas agrícolas. 12. Actualización y aplicación de normas de calidad. 13. Mejorar sistemas para determinar índices de cosecha y calidad. 14. Asegurar el manejo de productos inocuos. 15. Eficientizar el uso de energía. 16. Aplicar al máximo la cadena del frío. 17. Mejorar sistemas de inspección (centrales de abasto y supermercados). 18. Evaluación de la calidad e inocuidad alimentaría 19. Establecer programas de capacitación. II. Grupos de productos A. Horticultura • Hortalizas • Frutas • Nueces y semillas • Hierbas (especias y condimentos) • Ornamentales (Cada grupo incluye diversos, géneros, especies, cultivares y variedades, e incluso tipos con diferente valor comercial) 1) Hortalizas - Raíces y tubérculos (zanahoria, papa) - Bulbos (ajo, cebolla) - Hojas y tallos suculentos (lechuga, col, apio, germinados, nopalitos) - Flores e inflorescencias (alcachofa, flor de calabaza, brócoli, coliflor) - Frutos inmaduros (chiles, ejote, pepino, chícharos, haba, okra, tomate de cáscara, calabacitas) - Frutos maduros (melones, sandia, tomate, calabazas) 2) Frutas • Deciduos - Pomos (manzana, pera, membrillo, tejocote) - Drupas (durazno, chabacano, ciruela) • Frutos pequeños y bayas (fresa, frambuesa, uva, arándano) • Cítricos (limón, limas ácidas, mandarina, naranja, pomelo) • Tropicales y subtropicales (aguacate, banano, chicozapote, chirimoya, mango, papaya, piña) • Cactáceas (tuna, pitaya, pitahaya) • Exóticos (litchi, carambola, caimito, ilama, rambután, saramuyo) 3) Nueces - Altas en grasas (coco, macadamia, nuez de castilla, pistache, piñón )
  • 11. - Altas en proteínas (almendras) - Altas en carbohidratos (castaña) 4) Ornamentales • Flores - Cortadas (clavel, crisantemo, gladíolas, rosas, Tulipán) - En maceta (nochebuena, cactáceas) • Follajes (diversas palmas y enredaderas) • Plantas (cactus, bonsái) B. Origen de la parte comestible La parte comestible se forma a partir de diversos tejidos de la planta (hortalizas) o de la flor (frutos), lo que explica los diferentes arreglos en la estructura anatómica de los productos. El entendimiento de dicha estructura resulta importante para establecer diferencias en cuanto a la difusión de gases entre la atmósfera interna del producto y la atmósfera circundante, así como en cuanto a la acumulación de compuestos químicos relacionados con la calidad organoléptica, y comportamiento fisiológico postcosecha. a) Hortalizas - Planta entera (betabel, rábano) - Brote (cebolla verde, germinados) - Raíz . Primaria (zanahoria) . Secundaria (camote) - Tallo (espárragos) - Tubérculos (papa) - Hoja . Principalmente hojas anchas (lechuga) . Principalmente pecíolos (perejil) . Yemas (col) - Bulbo (cebolla) - Flores o partes florales . Enteras (flor de calabaza) . Inflorescencias (coliflor, brócoli) . Yemas (alcachofa) - Frutos inmaduros (pepino, chiles, okra) - Frutos maduros (tomate, sandia, melón) b) Frutas - Uva: Pared del ovario, la piel y pulpa son pericarpio. - Cítricos: El jugo en sacos de las vesículas son la parte comestible (las vesículas son crecimientos o prolongaciones del endocarpio). - Fresa: Tejido del receptáculo, los aquenios son los frutos. - Higo: Drupillas en la parte interna más pulpa del pedúnculo.
  • 12. - Nueces: Embrión – parte de la semilla. - Durazno: Pared del ovario. - Manzana: Tubo floral o receptáculo, el corazón es la pared del ovario. - Granada: Arillos que son células de jugo provenientes de integumentos de la semilla. C. Grado de perecibilidad Se entiende por grado de perecibilidad la rapidez con la cual un producto hortofrutícola se deteriora y pierde sus características de calidad y valor comercial; los factores que influyen en la velocidad de deterioro incluyen: la respiración, cambios químicos, pérdidas de agua (pérdidas de peso), pudriciones. c) Muy alto grado de perecibilidad d) Alto grado de perecibilidad e) Moderado grado de perecibilidad f) Bajo grado de perecibilidad g) Muy bajo grado de perecibilidad D. Clasificación de frutos de acuerdo a su origen botánico - Frutos Simples: Provienen de un ovario simple con 1, 2 o más unidades carpelares (durazno, plátano, cítricos, mango) - Frutos Agregados: Derivados de un mayor número de ovarios provenientes de una flor simple y en donde cada carpelo retiene su identidad hasta la madurez (fresa, frambuesa, zarzamora)
  • 13. - Frutos Múltiples: Derivados de un cierto No de ovarios provenientes de igual número de flores (inflorescencia) y en la cual se combina la genoecia de muchas flores (piña, Higo, chirimoya) - Frutos Accesorios: Contienen al ovario más tejido extracarpelar (manzana, pera, membrillo) III. Fases fisiológicas en horticultura El entendimiento de estas fases permite establecer los requerimientos de desarrollo de las frutas y hortalizas con fines de cosecha y potencial de manejo postcosecha. A. Frutos Fruto (Definición botánica): Carpelo o carpelos maduros, con o sin estructuras accesorias y con o sin semilla. Fruto (Definición horticultural): Porción comestible de la planta que consiste de su semilla y envoltura, esta última jugosa o pulposa. En algunos casos la semilla es la parte comestible, en otros la envoltura. Amarre (fruit-Set): Fruto que queda adherido al árbol. Desarrollo (development): Involucra la serie de cambios fisiológicos, bioquímicos y morfológicos que ocurre durante la vida de las plantas o cualquiera de sus órganos. Crecimiento (growth): Aumento irreversible en atributos físicos dado por división y elongación celular. Madurez Fisiológica (maturity): Estado del desarrollo en que el fruto puede continuar, de manera natural con la maduración y senescencia. Algunos frutos son cosechados en esta fase. Maduración (ripening, maturation): Serie de cambios bioquímicos y fisiológicos que conducen a los frutos a obtener su máxima calidad comestible (color, sabor, aroma, textura y apariencia). Senescencia (senescente): Cambios metabólicos de carácter degradativo que conducen al deterioro y muerte del producto. El desarrollo de los frutos se inicia con la Antesis o Amarre, ambos eventos relacionados con la floración. La antesis comprende desde la apertura de la flor, ´polinización y hasta la fecundación. El amarre involucra el estímulo que ocurre por la polinización y fecundación (en frutos con semilla) o por la capacidad partenocárpica de los ovarios de las flores, dando en ambos casos lugar al frutito listo para iniciar su crecimiento. Crecimiento Maduración Senescencia D E S A R R O L L O Antesis Amarre Madurez Fisiológica Madurez de Consumo Muerte Tejidos
  • 14. Frutos no climatéricos Cosecha Cítricos, fresa, uva, piña Frutos no climatéricos Cosecha Mango, aguacate, manzana, durazno, banano Precosecha Postcosecha CALIDAD CALIDAD Definición de hortalizas (vegetales): Son cualquier parte de la planta, que no pertenece al grupo de cereales y frutos y que son consumidos en fresco o utilizados como materia prima para el procesamiento, sin que ocurra una virtual extracción. En general, las hortalizas involucran varios órganos en fase vegetativa o reproductiva. Con fines de cosecha se aplica el concepto de “Madurez Horticultural” D E S A R R O L L O Crecimiento Maduración Senescencia Germinados Brotes y Hojas (soya, fríjol) (apio, col, espárrago, lechuga) Flores e Inflorescencias (alcachofa, brócoli, coliflor) Frutos Inmaduros (chícharo, calabacita, chiles, ejote, pepino) Frutos Maduros (melón, sandia, calabaza, tomate) Tubérculos y Raíces (cebolla, camote, papa, zanahoria) MANEJO DE LA CALIDAD EN PRECOSECHA 1. Aumento o disminución del tamaño 2. Adelanto o retraso de la cosecha 3. Manejo de la forma del producto 4. Frutos sin semilla 5. Mejoramiento del color
  • 15. 6. Manejo de atributos de calidad (color, textura y sabor) 7. Control de desórdenes fisiológicos 8. Índices de cosecha Crecimiento Aumento irreversible en atributos físicos dado por división y elongación celular, así como formación de estructuras. Normalmente se mide por aumentos en peso (fresco o seco) o tamaño (longitud, diámetro, volumen). Para estudiar el crecimiento y su relación con la vida de la planta o cualquiera de sus órganos se emplean patrones de crecimiento, los cuales en frutos son básicamente los siguientes: Productos con patrón de crecimiento simple sigmoide - Frutos: Aguacate, cítricos, fresa, mango, manzana, melón, pera, plátano, piña, tomate, cítricos (limón, limas ácidas, naranja, mandarinas, pomelos. - Hortalizas: tubérculos y raíces, brotes, hojas, flores e inflorescencias, frutos, Inmaduros. Crecimiento (L, D, V, Pf, Ps) Tiempo (días, semanas) Elongación celular Amarre División celular Madurez Fisiológica Crecimiento Simple Sigmoide Madurez Fisiológica Patrón de Crecimiento Doble Sigmoide
  • 16. Productos con patrón de crecimiento doble sigmoide - Frutos: Chabacano, arándano, frambuesa, durazno, ciruela, cereza, higo, uva, Zarzamora, mango, otros. El manejo de la nutrición de la planta, disponibilidad de riego, sistemas de manejo de la planta y el empleo de compuestos químicos (insecticidas, fungicidas, hormonas vegetales) son tecnologías que permiten mejorar la calidad del producto. FISIOLOGÍA DE LA MADURACIÓN Y SENESCENCIA Objetivos: Entender los mecanismos bioquímicos, biofísicos y fisiológicos, que regulan los fenómenos de maduración y senescencía de frutas y hortalizas en postcosecha; esto con el fin de: - Establecer patrones de maduración de frutas - Definir parámetros de calidad - Definir parámetros que determinan senescencia - Entender el comportamiento fisiológicos de los productos con fines de compatibilidad - Importancia del intercambio de gases MADURACIÓN: Proceso fisiológico que se inicia en la última etapa del crecimiento y termina en la primera etapa de la senescencia; involucra una serie de cambios que conduce a los frutos a obtener su máxima calidad. En un grupo de frutos ( CLIMATÉRICOS ) los cambios son regulados por ETILENO. Durante el proceso se eleva la respiración y síntesis de etileno, este Crecimiento (L, D, V, Pf, Ps) Elongación celular División celular Desarrollo del embrión Tiempo (días, meses) Amarre
  • 17. último vía autocatálisis; asimismo, se activan diversos complejos enzimáticos relacionados con cambios en el sabor, color, textura y síntesis de aromas. En otro grupo de frutos ( NO CLIMATÉRICOS ) la maduración ocurre sin cambios en la respiración y síntesis de etileno, al parecer el estímulo de la actividad enzimática se da por la  en el contenido de inhibidores de la maduración (AUX, GIB Y CIT). Los frutos climatéricos maduran en o fuera de la planta (a excepción de aguacate), los no climatéricos solo maduran en la planta. Respiración: Proceso metabólico central de tejidos vivos, involucra la oxidación biológica de un sustrato para formar CO2, H2O y Energía (673 Kcal) C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ∆ La oxidación de un azúcar simple (como glucosa) en el proceso respiratorio es mucho más compleja e involucra su transformación hasta un compuesto de 3C (ácido pirúvico) en el ciclo glicolítico, ocurriendo este en el citoplasma sin requerimientos de oxígeno. A través de la formación de Acetil CoA el proceso respiratorio continua con las reacciones del Ciclo de Krebs en la mitocondria, formándose CO2, H2O, NADPH + H+, NADH + H+, FADH + H+; estos últimos entran al transporte de electrones y fosforilación oxidativa en la membrana mitocondrial con la consecuente formación de ATP´s y H2O. Papel de la respiración: - Producción de energía que la célula necesita para hacer posible las reacciones del metabolismo general (El ATP al hidrolizarse en P + ADP produce 12000 calorías / mol en condiciones fisiológicas. - Síntesis de compuestos que se acumulan o son precursores para la formación de otros. - Formación de calor de respiración - Síntesis de compuestos tóxicos (etanol, acetaldehídos) - Interconversión de compuestos (Almidón → azúcares; Lípidos → Proteínas; Azúcares → ácidos orgánicos; Ácidos orgánicos → aminoácidos → proteínas). FENÓMENO DE RESPIRACIÓN Carbohidratos Lípidos Proteínas Almidón Celulosa Sustancias Glicerol Ácidos Aminoácidos Pécticas Grasos Alanina Leucina Ácido Aspártico Prolina Serina, Tirosina Fenilalanina Histidina Ácido Galacturónico Sacarosa Ácido Ascórbico Glucosa 1-p PEP ADP CoASH CO2 ATP CICLO PENTOSA
  • 18. Los sustratos usados en la respiración pueden ser: Carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos orgánicos. Fisiológicamente puede ser conocido el tipo de sustrato que las frutas y hortalizas están utilizando durante la maduración y senescencia. Para esto se aplica el concepto “Cociente Respiratorio” el cual se define como la relación entre la cantidad de CO2 desprendido y la de O2 absorbido (CR = Concentración de CO2 / Concentración de O2); de acuerdo al tipo de sustrato utilizado se adquieren los siguientes valores: Si es un carbohidrato (por ejemplo: Glucosa) C6H12O6 + 6 O2 → 2 CO2 + 6 H2O entonces el CR = 1 Si es una proteína o un lípido (por ejemplo : Ácido esteárico) C18H36O2 + 26 O2 → 18 CO2 + 18 H2O entonces el CR es < 1 (en este caso 0.7) Si es un ácido orgánico (por ejemplo: Ácido málico) C4H6O5 + 3 O2 → 4CO2 +3H2O entonces el CR > 1 (en este caso 1.33) Por otro lado, un CR > 1 también es indicativo de respiración anaeróbica. Un CR < 1 también puede ser indicativo de que la oxidación no se complementa (pe: se detiene a nivel de Ácido Succínico u otros intermediarios o que el CO2 producido se utiliza en procesos de síntesis (pe: formación de ácido oxalacético y málico a partir de CO2 y ácido pirúvico). El ciclo de la Pentosa–Fosfato resulta importante ya que se forma la Eritrosa 4- fosfato que se une a fosfoenolpiruvato para formar el Ácido Shikímico, el cual
  • 19. forma Fenilalanina y esta por acción de la enzima Fenilalanina Amonio Liasa (que es activada por luz y etileno) forma al Ácido Cinnámico, a partir del cual se sintetizan diversos compuestos (fenoles, taninos, antocianinas) en el denominado “Metabolismo Secundario” CICLO DE CALVIN CO2 H2O LUZ CICLO DE KREBS SACAROSA RESPIRACIÓN CRECIMIENTO Fosfoenolpiruvato Glucosa – 6P Piruvato CO2 H2O CALOR DE RESPIRACIÓN O2 ERITROSA – 4P + Fosfoenolpiruvato ÁCIDO SHIKIMICO CICLO DE LA PENTOSA - FOSFATO TRIPTOFANO AUXINAS (AIA) FENILALANINA PROTEÍNAS TIROSINA ÁCIDO TRANSCINÁMICO FLAVONOIDES (color amarillo) ÁCIDO P - COUMÁRICO ÁCIDO O - COUMÁRICO COUMARINAS FITOALEXINAS (PROTECCIÓN M.O.) LIGNINAS (PARED CELULAR) ANTOCIANINAS TANINOS GLICÓSIDOS CIANIGÉNICOS AMIGDALINA ÁCIDO P - COUMÁRICO ÁCIDO CAFÉICO PRUNOSINA NARINGENINA La respiración puede tener lugar en presencia de oxigeno “Respiración Aeróbica” o en su ausencia “Respiración Anaeróbica”, con la consecuente formación de CO2, Etanol y baja producción de energía. La respiración anaeróbica es importante considerarla sobre todo al aplicar tecnologías postcosecha relacionadas con las atmósferas controladas o modificadas, así como en el diseño de empaques. C2H6O6 → 2CO2 + C2H5OH + 33 Kcal
  • 20. Substancias de reserva (Almidón, Lípidos, Proteínas) Ácido Pirúvico Oxígeno Ciclo De Krebs Dióxido de carbono Agua Energía Maduración normal (Sabor, textura, aroma, color) Sin oxígeno Fermentación CO2 Etanol Tejido colapsado Maduración anormal (Sabores y aromas desagradables) La velocidad a la que transcurre la respiración de las frutas y hortalizas constituye un índice de la actividad metabólica de sus tejidos y una guía de la vida comercial (también llamada vida de anaquel o vida útil) del producto. La velocidad de Respiración (VR) o Intensidad Respiratoria (IR) se mide por la cantidad de O2 absorbido, CO2 desprendido o calor liberado, esto por una cantidad de producto y tiempo previamente determinado. Generalmente se expresa como: mg CO2 / Kg - h ml O2 o CO2 / Kg - h Kcal / Ton – día (1 mg de CO2 / Kg – h equivale a 220 Btu / Ton – día) Para medir la velocidad de respiración o los niveles de O2 y CO2 en la atmósfera de un recipiente o cámara de almacenamiento, se utilizan los siguientes métodos: A. Métodos Químicos - Corriente continúa de gas (absorción de CO2 mediante Ba(OH)2) - Clapol y Keefer (colorimétrico: cambios en pH por CO2) - Orsay (volumétrico) B. Métodos Físicos - Analizador Infrarrojo de O2/CO2 - Cromatografía de gases (Detector de Conductividad Térmica o TCD)
  • 21. O2 CO2 O2 O2 CO2 CO2 SISTEMA CERRADO (estandar externo) Determina cambios en la concentración de O2 o CO2 (peso y tiempo conocidos, volumen- espacio libre) Muestra Cromatógrafo de gases Aire 21% 02 0.03% CO2 O2 CO2 Cambios en la concentración de O2 y CO2 para un flujo de aire conocido Aire Eliminación de CO2 Absorbedor De CO2 Cuantificación de CO2 METODOS PARA MEDIR RESPIRACIÓN Desde un punto de vista fisiológico con la relación Velocidad de Respiración – Tiempo de almacenamiento se obtienen los “Patrones de Respiración”, presentándose en postcosecha dos patrones específicos: Velocidad de Respiración (mg CO2/Kg-h) Días después de cosecha PATRÓN O COMPORTAMIENTO CLIMATÉRICO Máximo Climatérico Mínimo Climatérico Fase Preclimatérica Elevación Climatérica Fase Postclimatérica Senescencia Maduración Madurez de Consumo Frutos con Comportamiento Climatérico: Aguacate, chicozapote, durazno, mamey, mango, manzana, melón, papaya, pera, tomate.
  • 22. Velocidad de respiración (mg CO2 / kg-h) Días después de cosecha PATRON NO CLIMATÉRICO Producto con senescencia acelerada Producto con lenta senescencia - Hortalizas: tubérculos, raíces, brotes, hoja, flor o inflorescencia, frutos inmaduros - Frutos no climatéricos (Cítricos, fresa, piña, tuna, uva) Factores que influyen en la velocidad de respiración - Especie y cultivar - Estado fisiológico - Temperatura - Concentración de O2 y CO2 en la atmósfera - Daños (físicos, fisiológicos, patógenos) - Estado nutrimental del producto - Composición química del producto - Reguladores del crecimiento Biosíntesis y Acción de Etileno Etileno (C2H4 o ETH) es una hormona vegetal producida por la planta o cualquiera de sus órganos. Biológicamente se encuentra involucrado con los fenómenos de maduración y senescencia, de ahí su importancia en la vida postcosecha y calidad de los productos hortofrutícolas. Se sintetiza a partir de metionina que se forma en ciclo de Krebs.
  • 23. BIOSÍNTESIS DE ETILENO Metionina (MET) S-adenosil-Sintasa S - adenosilmetionina (SAM) ACTIVAN INHIBEN Floración AVG Maduración AOA Senescencia Abscisión mecánicos Daños fisiológicos patógenos Estrés (hídrico, sequía, ↓ ↑ to ) 1- aminociclopropano -1- carboxílico (ACC) to >35 º C Malonil del ACC O2 Anaerobiosis (MACC) ↑ CO2 Ca++ ETILENO (ETH) ACC- Oxidasa ACC- SINTASA MÉTODOS PARA MEDIR ETILENO Bioensayos Métodos manométricos Cromatografía de gases (FID) *Detector electrónico “Snoopy” *Detector “Kitagawa” *Portátiles Equivalencias importantes 1μL/L=1ppm 1mol C2H4 a STP ocupa 22.4 L A NTP (25 oC)1nL=0.041 nmoles 1nmol=24.5 nL de ETH
  • 24. SENESCENCIA Involucra una serie de cambios bioquímicos, biofísicos y fisiológicos, generalmente de carácter degradativo, que conducen a los productos a su deterioro y muerte ( células, tejidos, órganos o planta ). Como proceso fisiológico está regulado por Hormonas Vegetales y por la acción de enzimas específicas. Se caracteriza por: - Aumento en la producción de etileno en algunos productos (flores) - Ablandamiento excesivo - Marchitamiento (altas pérdidas de agua) - Manchado de tejidos (acción de enzimas oxidativas) - Sabores y aromas desagradables (fermentación → Síntesis de etanol) - Degradación de clorofila y síntesis de carotenoides - Pérdidas del valor nutricional (oxidación de ácido ascórbico) - Pérdida de la integridad de membranas CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE LA MADURACIÓN Y SENESCENCIA Constituyen la serie de reacciones de carácter bioquímico que conducen a los cambios en el color, sabor, textura, síntesis de aromas y valor nutricional. Estos cambios incluyen reacciones de compuestos no químicos y son de carácter degradativo o de biosíntesis, siendo los principales: DÍAS DESPÚES DE COSECHA BIOSÍNTESIS - Azúcares simples - Pectinas solubles - Carotenoides - Antocianinas - Aromas - Taninos polimerizados DEGRADACIÓN - Clorofila - Almidón - Pectinas insolubles - Acidos orgánicos - Taninos no polimerizados CO2 C2H4 CAMBIOS BIOQU ÍMICOS Y FISIOL ÓGICOS
  • 25. Todos los cambios son regulados por sistemas enzimáticos específicos que son activados por ETILENO, en el caso de frutos climatéricos y por la disminución de inhibidores de la maduración en los no climatéricos; algunas enzimas importantes son: CAMBIOS BIOQUÍMICOS Y BIOFÍSICOS Fosforilasas Invertasas ALMIDÓN → → → → Azúcares simples (sacarosa, glucosa, fructosa) Pectin metil estearasas Poligalacturonasas PROTOPECTINAS (Pectato de Ca++) → → → Pectinas → → → Acido Galacturónico >Firmeza < Firmeza ABLANDAMIENTO CAMBIO EN COLOR: Verde Amarillo, naranja, rojo Clorofilasas, lipooxigenasas Degradación de clorofila → → → → → → Compuestos incoloros Biosíntesis de carotenoides (Licopeno, α carotenos, β carotenos) Biosíntesis de antocianinas (Rojo, azul, púrpura) DISMINUCIÓN DE ÁCIDOS ORGÁNICOS (Cítrico, málico, tartárico) DISMINUCIÓN DEL CONTENIDO DE FENOLES (ácido clorogénico, acido caféico) Y POLIFENOLES (Taninos) (Sabor astringente, oscurecimiento de tejidos) OXIDACIÓN DE ÁCIDO ASCÓRBICO (Pérdidas de Vitamina C) BIOSÍNTESIS DE AROMAS CARACTERÍSTICOS Métodos para análisis de gases 1) Equipos nivel laboratorio - Analizadores de oxígeno: paramagnético, electroquímico, cromatógrafo de gases (detector de conductividad térmica o TCD) - Analizadores de dióxido de carbono: infrarrojo de CO2, cromatógrafo de gases (TCD) - Analizadores de monóxido de carbono (CO): cromatógrafo de gases (TCD) - Analizadores de etileno (C2H4): cromatógrafo de gases (detector de ionización de flama o FID) 2) Analizadores portátiles - Kitagawa y Snoopy: para C2H4, CO, SO2 y otros gases - Analizadores portátiles: para O2, CO2, CO
  • 26. 3) Métodos químicos . Método de corriente continúa de gas (titulación) Lakshminarayana, S.; Muthu, M. and R.N. Lingiah (1972). Modified continuos gas stream method for measuring rates of respiration in fruits and vegetables. Lab. Pract. 23(12): 709 -710. . Método colorimétrico de Claypool & Keefer Claypool, L.L. and R. M. Keefer (1942). A colorimetric method for CO2 determination in respiration studies. Proc. Amer. Soc. Hort. Sci. 40: 177 – 186. - Analizador de gases de ORSAT para O2 y CO2 (volumétrico) (Fisher, Cat. No 10 – 605 thu 10 – 623) (Estos métodos se usan para frutos completos) Cambios bioquímicos y biofísicos durante la maduración de frutos de zapote negro (Diospyros digyna) 1 2 3 4 5 6 Firmeza (kgf) 3.15 a 3.06 a 2.25 b 2.17 b 2.1b 0.38 c % SST (°Bx) 16.37 a 18.62 ab 19.24 bc 20.88 bc 21.54 c 21.66 c Azúcares totales (mg100-1g) 9.34 a 10.19 a 11.91 b 13.68 c 16.19 d 16.84 d Acidez (%) 0.8 a 0.87 a 0.81a 0.83 a 0.83 a 0.71 a pH 6.1 a 6.26 a 6.36 a 6.56 a 6.6 a 6.63 a Humedad (%) 81.38 80.67 79.44 Pérdida de peso (%) 1.74 a 3.34 b 4.8 c 6.58 d 8.19 e Color verde brillante verde oscuro Croma 24.23 a 22.33 b 22.2 c 21.33 d 20.9 e 19.12 f Hue 122.1 a 120.19 b 120.24 c 119.44 d 119.71 e 119.07 f Luminosidad 46.39 a 45.69 a 45.22 a 45.02 a 41.09 b 39.06 b Clorofila total (mg100-1g) 0.891a 0.388 b 0.292 c 0.280 d 0.269 e 0.258 f Carotenoides totales (mg100- 1g) 13.06 a 13.70 ab 14.29 b 16.32 c 11.58 d 7.29 e Ác. ascórbico (mg100-1g) 180.7 a 159.5 b 149.8 c 134.6 d 90.19 e 69.8 f Letras diferentes en la misma fila indican una diferencia significativa al 95%.
  • 27. TECNOLOGÍA POSTCOSECHA Involucra a las diferentes tecnologías aplicadas a nivel comercial para el control de los cambios relacionados con la maduración y senescencia, todo esto con el fin de mantener la calidad de los productos hortofrutícolas en estado fresco según los objetivos de comercialización (mercado local, nacional o de exportación). Dentro de las tecnologías más importantes se incluyen la aplicación de las bajas temperaturas y las atmósferas controladas o modificadas. A. Bajas temperaturas Con fines de manejo de frutas y hortalizas en estado fresco, comercialmente se utilizan las temperaturas de REFRIGERACIÓN. Implica la utilización de temperaturas por arriba del punto de congelación del producto hasta cerca de 14- 15º C. Lo anterior supone el control de la actividad metabólica relacionada con los fenómenos de maduración y senescencia, lo que implica la reducción de la velocidad de respiración, de la biosíntesis y acción de etileno y de los cambios en constituyentes químicos. Sin embargo, el empleo de la refrigeración involucra otros beneficios al controlar otros factores que inducen al deterioro y pérdidas de la calidad de las frutas y hortalizas en postcosecha: - Reducción de las pérdidas de agua por transpiración (evaluadas por las pérdidas de peso) al permitir el manejo de altas humedades relativas. . Frutas (85 – 90%) . Hortalizas (90 – 95%) - Control del desarrollo de microorganismos causantes de pudriciones. . Botrytis cinerea en tomates: Óptima temperatura de desarrollo 27º C Temperatura de inhibición < 13º C . Cladosporium cucumerinum en melón cantaloupe . Los frutos son seriamente afectados a temperaturas de 7 – 10º C . El desarrollo del hongo se controla a temperaturas de 3 a 5º C - Control del crecimiento de estados inmaduros de moscas de la fruta . Para control de Mosca Mexicana (Anastrepha ludens) se aplican tratamientos cuarentenarios (1.5º C / 15 - 16 días) La más importante característica de las frutas y hortalizas durante su vida postcosecha es la persistencia de la RESPIRACIÓN AERÓBICA, lo cual implica la oxidación de azúcares simples o ácidos orgánicos, principalmente, con la consecuente formación de CO2, H2O y 673 Kcal. De esta manera los requerimientos para una adecuada aplicación de la conservación frigorífica incluyen: a) Que la respiración aeróbica proceda en forma natural pero lenta, manteniendo una evolución normal de los procesos asociados a la maduración y senescencia.
  • 28. b) Que la temperatura empleada sea favorable para el control de los factores que aceleran el deterioro del producto. c) Que las temperaturas y tiempos de conservación o transporte no favorezcan el desarrollo de alteraciones fisiológicas d) Que las temperaturas y tiempos de conservación y/o transporte mantengan la calidad del producto lo más cercano a la de cosecha y permitan, en el caso de los frutos climatéricos, una evolución normal al transferir a condiciones de maduración, además de periodos aceptables de comercialización (esto último tanto en climatéricos como no climatéricos). Los principios del control del metabolismo relacionado con la maduración y senescencia están dados por la disminución de la actividad de los complejos enzimáticos relacionados (esto en el rango fisiológico de temperaturas situado entre 0 y 30º C) 0o C 60o C 30o C Actividad enzimática I II I. Disminución por efecto de temperatura (< energía de activación de la enzima) II. Disminución por desnaturalización de proteínas Respuesta de la actividad enzimática en función de la temperatura La actividad enzimática responde a la temperatura de acuerdo a la Ley de Arrhenius. Si A y B son dos compuestos (uno de ellos la enzima), [A] y [B] sus concentraciones, entonces la velocidad de reacción es: V = k [A] [B] V = Velocidad de reacción K = Constante de velocidad La constante de velocidad (k) depende de la temperatura de acuerdo con la siguiente expresión: K = e –Ea/RT e = Base de logaritmos neperianos
  • 29. Ea = Energía de activación de la enzima R = Constante de los gases T = Temperatura absoluta Ecuación de linearidad de Arrhenius Log k = - Ea / RT + C (ecuación de primer grado del tipo y = ax + c); de acuerdo con esta ecuación la constante de velocidad (k) depende del inverso de la temperatura ya que Ea depende de la enzima, R y C son constantes, por lo que graficando se tiene: Por lo anterior, al bajar la temperatura se consigue una disminución de la actividad de los sistemas enzimáticos relacionados con la respiración y biosíntesis de etileno, así como de las enzimas que acompañan los cambios en color, sabor, aroma, textura y contenido nutricional. Toda reducción de la temperatura se traduce en un descenso de la velocidad con la que ocurren los eventos bioquímicos y fisiológicos; sin embargo, de acuerdo con el producto las respuestas son diferentes. De esta manera, pequeñas reducciones (1-2º C) en los rangos superiores de temperaturas de refrigeración (10-14º C)solo consiguen incrementar ligeramente la vida útil (periodo en el que el producto mantiene condiciones aceptables de calidad) del producto. En cambio, reducciones de temperatura también pequeñas (1º C) en las proximidades de 0o C ejercen un efecto significativo en la vida útil del producto. El límite inferior para el desarrollo de una actividad metabólica normal es el punto de congelación del producto, que generalmente es de -0.5 a -2.0 o C. Una vez que el producto se congela el metabolismo normal del producto se altera, además de que la cristalización del agua extracelular provoca ruptura de tejidos (daños por congelación). Después de la congelación resulta incapaz de reasumir su metabolismo normal, siendo además afectada, de manera significativa, su textura. < temperatura < valor de k y < velocidad de reacción 1/15 1/20 1/10 1/5 Temperatura (to C + 273) log k
  • 30. La reducción límite de la actividad metabólica normal para algunos productos, y por tanto de su mayor tiempo de vida útil, se logra a temperaturas ligeramente superiores al punto de congelación (peras ‘Bartlett’ con un punto de congelación de -2.0o C, se pueden almacenar a -1.0o C). Una maduración organoléptica normal solo es posible dentro de in determinado rango de temperaturas, generalmente situado entre 20 y 25º C; temperaturas superiores conducen a una maduración anormal (daños por altas temperaturas), tal es el caso de tomates donde temperaturas de maduración > 25º C reduce la biosíntesis de licopeno responsable del color rojo. Temperaturas cada vez menores en el rango de 15 a 20º C reducen la retardan la evolución de la maduración, no obstante algunos cultivares de pera maduran lenta pero satisfactoriamente a temperaturas menores a 10º C. Teóricamente entre más baja sea la temperatura de refrigeración empleada para el almacenamiento o transporte de las frutas y hortalizas en estado fresco, mayor será el tiempo que estas conserven su calidad; sin embargo, cuando los productos se exponen a ciertas temperaturas consideradas como críticas, se manifiestan los daños por frío, desorden fisiológico que no solo afectan negativamente la calidad de los productos hortofrutícolas sino que también aceleran su deterioro. Estos desórdenes aparecen cuando los productos se exponen a temperaturas inadecuadas de refrigeración (punto de congelación – 14º C); asimismo en algunos productos el daño por frío solo se manifiesta cuando se transfieren a la temperatura de maduración o comercialización, en otros los síntomas aparecen conforme avanza el almacenamiento y/o transporte. - 5 10 0 5 20 25 30 35 40 45 15 50 122 113 104 95 86 77 68 59 50 41 32 23 } } } DAÑOS POR CONGELACIÓN PUNTO DE CONGELACIÓN RANGO DE TEMPERATURAS PARA ALMACENAMIENTO O TRANSPORTE RANGO DE TEMPERATURAS PARA ALMACENAMIENTO O TRANSPORTE } TEMPERATURA ÓPTIMA DE MADURACIÓN DAÑOS POR ALTAS TEMPERATURAS DAÑOS POR FRÍO PRODUCTOS RESISTENTES AL FRÍO PRODUCTOS SENSIBLES AL FRÍO MANEJO DE TEMPERATURAS PARA FRUTAS Y HORTALIZAS
  • 31. La respuesta de los productos hortofrutícolas respecto a la exposición a temperaturas inductoras de daños por frío, se presenta inicialmente a nivel de membrana celular donde se induce a un cambio de fase física de los lípidos, en cuyo caso pasan de un estado líquido – cristalino a un estado sólido – gel; situación que conforme disminuye la temperatura por debajo de la crítica y/o se prolonga el tiempo de exposición, conduce a un desarreglo de la estructura de la membrana incrementándose su permeabilidad y por tanto la salida de solutos, todo lo cual induce un desbalance metabólico que disminuye la síntesis de energía y favorece la acumulación de metabolitos hasta niveles tóxicos, lo que finalmente conduce a la muerte de células y tejidos tras de lo cual se presentan síntomas externos característicos. Es de señalar que si los tiempos de exposición a las temperaturas críticas es corto, el producto puede recuperar su metabolismo normal al transferir a las temperaturas de maduración o comercialización (20 – 25º C). Esto último implica que el efecto inductor de daños por frío depende del binomio TIEMPO – TEMPERATURA. Los productos hortofrutícolas presentan diferencias en cuanto a sensibilidad a daños por frío, siendo los productos de origen tropical los que presentan mayor sensibilidad (temperatura crítica > a 10º C), seguido de los subtropicales (to crítica > 4-5º C), siendo los de origen templado los de mayor resistencia (temperatura crítica entre 0 y 4º C). CLASIFICACIÓN DE PRODUCTOS DE ACUERDO A SU SENSIBILIDAD A LAS BAJAS TEMPERATURAS RESISTENTES AL FRÍO SENSIBLES AL FRÍO Cereza Alcachofa Aguacate Berenjena Ciruela Apio Cítricos Camote Chabacano Brócoli Chirimoya Chiles Durazno Betabel Feijoa Calabacita Fresa Cantaloupe* Guayaba Calabaza Frambuesa Coliflor Maracuyá Melón** Higo Col Mango Pepino Manzana Ejote Mamey Okra Peras Espárrago Papaya Papa Uvas Lechuga Piña Sandía Zarzamora Maíz dulce Sapotes Tomates Cebolla, Cebollín Tuna Acelga, Espinaca Rambután Rábanos Carambola *Melón reticulado o de red **Melón de cáscara lisa “Honey Dew”
  • 32. Cada producto hortofrutícola presenta una manifestación característica en relación a daños por frío; sin embargo, los síntomas generales incluyen: - Daños superficiales (depresiones, picado, manchado de tejidos) - Pérdidas de la capacidad para maduración (fallas en la degradación de almidón a azúcares simples, menor degradación de clorofila y síntesis de carotenoides, lo que se traduce en pobre coloración, irregular ablandamiento) - Senescencia acelerada - Marchitamiento excesivo - Mayor sensibilidad al ataque de microorganismos No obstante, actualmente existen diversas tecnologías que aplicadas de manera cuidadosa y racional reducen la sensibilidad de las frutas y hortalizas a los daños por frío, permitiendo prolongar los tiempos de almacenamiento o transporte, incluso a temperaturas por debajo de las críticas. Este grupo de tecnologías recibe el nombre de “Almacenamiento en condiciones variables y programadas” y entre las más importantes se incluyen: 1. Atmósferas controladas y modificadas - Atmósferas con ↓ O2 + ↑ CO2 - Pretratamientos con ↑ CO2 - Recubrimientos superficiales (ceras, películas plásticas) 2. Manejo de la temperatura - Temperaturas de acondicionamiento - Calentamientos intermitentes - Temperaturas de preacondicionamiento - Tratamientos con aire o agua caliente 3. Uso de sustancias químicas - Fungicidas (thiabendazol), otras (ácido jasmónico) 4. Manejo del grado de madurez 5. Tratamientos con etileno 6. Manejo del estado nutricional (calcio) PREENFRIAMIENTO ( COOLING) Se define como el proceso de remoción del calor de campo de los productos hortofrutícolas en estado fresco inmediatamente después de su cosecha, situación que resulta importante desde el punto de vista de la calidad del producto; así por ejemplo, uvas de mesa muestran síntomas de marchitamiento del tallo cuando alcanzan pérdidas de peso del 2%, resultando requiriéndose por lo tanto importante que, con fines de calidad, éstas no resulten mayores a 0.5% durante su manejo entre la cosecha e inicio de la refrigeración. En este sentido, los racimos de uva solo pueden mantenerse por no más de 8 horas a 20° C antes de enfriarse, en tanto que a 30° C la refrigeración debe iniciarse dentro de las primeras 1.5 horas después de la cosecha. Algunos productores cosechan de noche para prevenir la exposición a las elevadas temperaturas del día. De acuerdo con lo anterior, con esta práctica postcosecha se pretende bajar la temperatura inicial del producto desde la t° de campo hasta la de almacenamiento y/o transporte, lo más rápidamente posible.
  • 33. t° Campo PREENFRIAMIENTO Tiempo ? t° Almacenamiento y/o transporte Algunos productos pueden resistir un periodo más prolongado entre la cosecha y el enfriamiento. Por ejemplo, manzanas introducidas a cámaras de atmósfera controlada, frecuentemente no alcanzan la temperatura óptima de almacenamiento hasta después de varios días; así mismo, naranjas exportadas a Europa no alcanzan una adecuada temperatura de tránsito hasta después de varios días de transporte marítimo. Los productos que no requieren de un rápido preenfriamiento generalmente presentan velocidades de respiración y pérdidas de agua (transpiración) más lentas. No así en productos con alto grado de perecibilidad donde el enfriamiento inmediato y rápido resulta de vital importancia por su alta velocidad de respiración y sensibilidad al ataque de microorganismos causantes de pudriciones (fresa, frambuesa, zarzamora). Con el preenfriamiento se reduce inmediatamente la intensidad respiratoria y producción de etileno, y por tanto la evolución de la maduración y senescencia; Asimismo se consigue un control inmediato del ataque de microorganismos y pérdidas de agua por transpiración. La velocidad de enfriamiento se puede calcular en base a modelos matemáticos; sin embargo, experimentalmente se ha determinado que los tiempos de enfriamiento son siempre de tipo exponencial, es decir, la temperatura del producto experimenta una continua disminución hasta acercarse a aquella del medio enfriador. La velocidad de enfriamiento tiene un comportamiento diverso que esta en función de la temperatura inicial y final del producto, así como de la del medio enfriador. Los ciclos de enfriamiento han sido caracterizados por el “tiempo medio de enfriamiento (TME) o tiempo Z “, el cual se ha definido como el “tiempo necesario para reducir la temperatura del producto a la ½ de la diferencia entre la temperatura inicial del producto y aquella del medio enfriador”. Por ejemplo: se desea enfriar duraznos desde 20º C hasta 2º C mediante agua fría a 0o C. El TME se ha calculado en 10 minutos y los frutos se encuentran a granel en cajas bins. - Temperatura inicial del producto = 20º C - Temperatura final deseada = 2º C - Temperatura del medio enfriador = 0o C Z1 ~ 20 – 0/ 2 = 10º C Z2 ~ 10 -0/ 2 = 5º C Z3 ~ 5 – 0/ 2 = 2.5º C Z4 ~ 2.5 – 0/ = 1.25º C
  • 34. De esta manera la temperatura de los frutos disminuyen paulatinamente su temperatura de 20º C → 10º → 5º → 2.5º → 1.25º C, utilizando por lo tanto 4 tiempos Z para el enfriamiento del producto hasta la temperatura deseada, es decir 40 minutos. También se aplica el concepto 7/8 de enfriamiento (Seven eighths cooling) cuyo concepto establece el tiempo requerido para que la temperatura inicial del producto disminuya en 7/8 y equivale a tres tiempos Z (TME); ambos conceptos son utilizados para comparar la velocidad de enfriamiento entre productos, métodos de enfriamiento, forma de exposición y son independientes de la temperatura inicial del producto y la del medio enfriador. Conforme los productos hortofrutícolas son enfriados, la velocidad de enfriamiento disminuye; por ejemplo, duraznos con temperatura inicial de la pulpa de 20° C enfriados mediante aire frío forzado con temperatura de 0° C, requieren de 4 horas para disminuir en 10° C su temperatura (20 - 0° C/2 = 10° C o (Z1); este mismo tiempo se requiere para que los frutos alcancen 5° C y 4 horas más para que se enfríen hasta7/8 de su temperatura inicial, es decir 2.5° C. En este ejemplo tres TME o 7/8 de enfriamiento es igual a 12 horas. Tanto la temperatura inicial del producto como la del medio enfriador influyen en la velocidad de enfriamiento; de esta manera, considerando que los frutos del ejemplo anterior se cosecharon por la mañana, en una tarde caliente los duraznos podrían alcanzar temperaturas en la pulpa cercanas a 40° C, por lo que su enfriamiento hasta 2.5° C requerirá de cuatro TME, es decir 16 horas; asimismo, si la temperatura del aire se sitúa en 1.2° C, los duraznos con la temperatura inicial de 20° C requerirán también de cuatro TME, o sea 16 horas. Tanto en las cámaras de enfriamiento como en los sistemas de aire frío forzado, entre mayor sea el contacto aire-producto la velocidad de enfriamiento será mayor. Por otro lado, los sistemas de enfriamiento deberán pararse hasta que el producto caliente alcance la baja temperatura deseada. El enfriamiento rápido de productos hortofrutícolas desde la temperatura de campo hasta aquella de conservación o transporte (preenfriamiento), puede realizarse por diversos métodos: Cámaras de enfriamiento (room cooling), aire frío forzado (forced air cooling), agua fría (hydrocooling), hielo troceado (package icing) y enfriamiento por vacío (vacuum cooling). Las cámaras con refrigeración mecánica de barcos o los contenedores marinos refrigerados, pueden ser utilizados para el preenfriamiento en tránsito en ciertos productos. Algunos métodos de preenfriamiento ( p.e. agua fría, cámaras de enfriamiento y aire frío forzado) son utilizados en un amplio grupo de productos; asimismo algunos responden mejor al empleo de un método, en tanto que otros requieren de dos. 1. Cámaras de enfriamiento (Room Cooling) Este método ampliamente utilizado a nivel comercial, implica la introducción del producto proveniente del campo, o ya empacado, en cámaras de refrigeración normales. Se emplea principalmente para productos con relativamente bajo grado de perecibilidad, y presenta la ventaja de que el enfriamiento y conservación se realiza en el mismo espacio. Se utiliza para productos como flores cortadas, papas, camotes, cítricos, manzanas y peras. En la cámara el aire es enfriado al pasar por el evaporador o difusor y enseguida se hace circular alrededor del producto, entre las estibas. La ventaja
  • 35. principal de este método está en que el enfriamiento y almacenamiento se realiza en el mismo espacio; la desventaja es que el enfriamiento resulta lento y por tanto no aplicable a muchos productos, además de que requiere de mayor espacio vacío entre estibas para que circule una mayor cantidad de aire, situación que favorece mayores pérdidas de agua en relación a otros métodos de enfriamiento. El método es lento ya que se requiere de días para que el producto empacado alcance la temperatura deseada, pudiendo resultar más rápido si se mejora la exposición al aire frío, es decir, presentando el producto a granel; así por ejemplo, racimos de flores en cubos pueden enfriarse en 15 minutos, no así se encuentran empacadas en cajas de cartón y cargadas en un palet, en cuyo caso se requiere de días para lograr el mismo grado de enfriamiento. Mejores resultados se pueden obtener si se presenta una alta superficie de contacto entre las cajas de las estibas y el aire frío presenta el mayor movimiento posible. El flujo de aire para una adecuada eliminación del calor de campo deberá ser de por lo menos de 0.3 – 0.4 m3 por minuto por tonelada de producto. Cajas bien ventiladas con aperturas alineadas al flujo de aire permiten acelerar la velocidad de enfriamiento. Una vez que el producto ha completado su enfriamiento, el nivel de flujo de aire puede reducirse hasta en un 20-40% para continuar con el almacenamiento. 2. Aire Frío Forzado (Forced Air Cooling) El enfriamiento por aire frío forzado es un método adaptable a una gran diversidad de productos, es el más rápido entre los sistemas que utilizan aire frío. En este caso el aire circula entre y alrededor de la masa de producto con lo cual se presenta un mayor contacto aire-producto, estando este último incluso ya empacado. Mediante un adecuado diseño de estibas de cajas paletizadas o de cajones (bins), se logra un enfriamiento rápido y homogéneo. Las pérdidas de agua varían de acuerdo con la sensibilidad específica de cada producto; sin embargo, éstas pueden variar de cero hasta 1-2% del peso inicial. Por su mayor velocidad de enfriamiento, el aire frío forzado es ampliamente recomendado para operaciones a pequeña escala. La velocidad de enfriamiento del aire frío forzado es controlada por el volumen de aire que pasa a través del producto. De manera general, para un adecuado enfriamiento se requiere de alrededor de 0.001 a 0.002 m3 de aire por segundo y por kilogramo de producto (m3/ s / kg). Valores mayores que este no reducen de manera significativa los tiempos de enfriamiento; además un mayor volumen se traduce en un aumento de la presión estática del aire y con esto un mayor consumo de energía por el ventilador. Algunos producto pueden tolerar una menor velocidad de enfriamiento y usar volúmenes de aire de 0.00025 a 0.0005 m3 / s / kg. La presión estática necesaria para producir el flujo de aire requerido depende del tamaño y distribución de las aberturas de las cajas y del uso de materiales del empaque en el interior de éstas. Un buen diseño de enfriamiento por aire frío forzado contempla un espacio de operación separado al destinado con fines de almacenamiento.
  • 36. 3. Agua fría o Hidroenfriamiento (Hydrocooling) El agua fría es un método efectivo para el enfriamiento rápido de gran diversidad de frutas y hortalizas, ya sea a granel o empacados. El tiempo normal para 7/8 de enfriamiento varia de 10 minutos para productos con diámetro pequeño (como cerezas), hasta 1 hora para diámetros mayores (como melones). Los sistemas de enfriamiento por agua fría pueden ser por inmersión, aspersión o lluvia, los cuales proporcionan un alto contacto agua-producto. Una ventaja del hidroenfriamiento es evitar de pérdidas de humedad durante el proceso y adicionar agua a productos ligeramente marchitos, como es el caso de diversas hortalizas de hoja. Los equipos pueden ser portátiles, lo que permite extender los periodos de enfriamiento; así mismo las cajas utilizadas para el hidroenfriamiento deben ser tolerantes a altas humedades. En un hidroenfriador tipo lluvia el agua fría es bombeada a un tanque perforado situado en la parte superior del túnel, desde donde se distribuye a toda el área de enfriamiento. El agua cae sobre el producto que puede estar a granel en un transportador, en cajones o ya empacado. Asimismo el agua que pasa sobre el producto puede ser filtrada para eliminar residuos o impurezas y posteriormente regresarla al sistema de enfriamiento, el cual puede ser mecánico o con hielo. El sistema mecánico de refrigeración se localiza por debajo o al lado de transportador o también en la parte superior del túnel. En algunos productos, como hortalizas de hoja y cerezas, no resulta adecuado este sistema ya que son altamente sensibles al golpeteo por la caída de agua, por lo que para este tipo de productos se recomienda que la altura de caída no sea mayor a 20 centímetros; estos productos pueden también enfriarse mediante un sistema por inmersión. La eficiencia del enfriamiento depende del gasto de agua que cae sobre la superficie del producto; de esta manera, para producto en cajones o cajas, un gasto de agua de 13.6 a 17.0 litros por segundo y por metro cuadrado de superficie (L /s / m2) resulta comúnmente utilizado. A menudo se diseñan hidroenfriadores con suficiente altura para acomodar, uno sobre otro, dos cajones en los transportadores. En el caso de producto a granel colocado sobre el transportador se recomienda un gasto de agua de 4.75 a 6.80 L /s / m2. El agua es generalmente enfriada mediante un sistema de refrigeración mecánica, sin embargo, también puede utilizarse hielo troceado para asegurar un adecuado enfriamiento. En algunas áreas, inicialmente se enfría agua y es recirculada hasta completar la jornada de enfriamiento, después de lo cual debe ser drenada para limpiar el equipo; en algunos casos el agua puede volver a recircularse y para lo cual se deben instalar filtros especiales para limpiarla. Con fines de desinfección se puede adicionar cloro al agua de enfriamiento, estableciendo concentraciones de 100 a 150 ppm de cloro activo, reduciendo con esto el riesgo de incidencia de pudriciones postcosecha. El enfriamiento mediante agua fría presenta algunas limitaciones: tanto el producto como las cajas y material auxiliar de empaque, debe ser tolerante a altas humedades, así como a la presencia de cloro (los chabacanos presentan algunas veces daños por cloro) y otros compuestos químicos usados para limpiar el agua de enfriamiento; los orificios del tanque superior deben ser regularmente limpiados
  • 37. para evitar que se tapen y se limite el gasto de agua que cae sobre el producto. El producto proveniente del campo puede permanecer a la temperatura ambiente por un corto tiempo, sobretodo cuando el hidroenfriador es operado a su máxima capacidad; el producto ya frío debe ser inmediatamente introducido a una cámara frigorífica para evitar su recalentamiento. El hidroenfriamiento puede ser eficiente en cuanto a gasto de energía si el equipo es operado continuamente a su máxima capacidad y se encuentre dentro de un espacio frío o cubierto con material aislante, esto a fin de reducir entradas de calor. 4. Hielo troceado (Package icing) Algunos productos son enfriados mezclándolos dentro de las cajas de empaque con hielo troceado. Inicialmente el contacto entre el hielo y el producto provoca un enfriamiento acelerado y se va haciendo más lento conforme ocurre la fusión del hielo. El suministro constante del agua de fusión mantiene una alta humedad relativa alrededor del producto. La formación de una mezcla entre agua de fusión y hielo, permite que este último se distribuya a través de la caja, alcanzando un mejor contacto con el producto. Este método de enfriamiento requiere de cajas tolerantes a altas humedades, de material impermeable y con suficientes orificios para que drene el agua de fusión. En operaciones pequeñas, el hielo dentro de la caja es distribuido manualmente o mediante palas; en instalaciones grandes se utilizan máquinas que fabrican la mezcla agua-hielo y de manera automática es aplicada dentro de las cajas e incluso sobre palets ya formados. El proceso automático requiere de pocos minutos y es empleado para algunas hortalizas que se empacan en campo, particularmente brócoli. Es de señalar que el producto así empacado deberá localizarse en una cámara frigorífica con el fin de minimizar la fusión del hielo. O° C) por periodos relativamente prolongados. Algunos productos con baja densidad, y por tanto con exceso de espacio, permite mayor carga de hielo dentro del empaque, de tal manera que el hielo que no experimentó fusión durante el enfriamiento puede permanecer aun después del transporte; ese exceso de hielo resulta importante para mantener la temperatura del producto, en caso que la cadena del frío se rompa. Si embargo, esta situación se traduce en un uso ineficiente del hielo y el peso del hielo puede aumentar significativamente el flete de la carga, limitando incluso la cantidad del producto transportado. Una cantidad de hielo equivalente al 20-30% del peso del producto resulta necesaria para iniciar el enfriamiento, no así de la mezcla agua-hielo donde se requiere de un peso igual al del producto. Es de señalar que en el caso de mezcla de cargas el agua de fusión puede dañar las cajas vecinas que no sean tolerantes al exceso de humedad; además de que el sistema de aislamiento del vehículo puede ser humedecido. Tanto el uso de hielo troceado como de la mezcla agua-hielo puede resultar inconveniente en casos de comercialización al mayoreo. Flores cortadas son frecuentemente enfriadas por aire forzado si el manejo posterior de las cajas es en un ambiente no refrigerado, pudiendo adicionar bolsas con hielo para prevenir el aumento de la temperatura del producto. Este sistema permite que se utilice hielo con fines de enfriamiento, a condición de que el agua de fusión se contenga y con esto evitar daños al producto y cajas de empaque.
  • 38. 5. Enfriamiento Mediante Vacío (Vacuum Cooling) Este método de enfriamiento se basa en la evaporación de parte del agua del producto a una baja presión atmosférica, resulta muy rápido ya en aquellos productos que liberan agua fácilmente se pueden alcanzar tiempos de enfriamiento de 20 a 30 minutos. Productos con alta relación superficie/volumen y que liberan agua rápidamente, tales como hortalizas de hoja, especialmente lechugas, se adaptan mejor a este método. En algunas ocasiones es también utilizado para enfriar apio, algunas variedades de maíz dulce, ejotes, zanahorias y chile pimiento; en estos dos últimos se utiliza para conseguir un secado superficial y del pedúnculo, respectivamente, así como para inhibir el desarrollo de pudriciones postcosecha. Una ventaja del método es que se pueden enfriar rápidamente productos ya empacados e incluso envueltos en diversas películas, a condición de que éstas faciliten el transporte del vapor del agua. La pérdida de agua y el consecuente enfriamiento, se logra mediante la extracción del aire de una cámara de acero, cerrada herméticamente, donde se localiza el producto. Al reducir la presión atmosférica alrededor del producto disminuye la temperatura de ebullición de su agua, por lo que conforme se presenta la caída de presión el agua se evapora rápidamente al ceder el producto el calor latente de vaporización. El vapor de agua dentro de la cámara es eliminado mediante un serpentín de refrigeración localizado entre la entrada de carga la bomba de vacío. El proceso de enfriamiento conduce a pérdidas de peso (principalmente agua) de alrededor del 1% por cada 6° C de disminución de la temperatura del producto. Este nivel de pérdidas de peso puede resultar inconveniente para algunos productos como cebollines, apio, y algunas variedades de lechuga. En algunos equipos se instalan sistemas de aspersión de agua para humedecer la superficie del producto durante el proceso de enfriamiento y al igual que con el hidroenfriamiento el agua se debe desinfectar en casos de recirculación. La aspersión puede también ocurrir antes de que el producto entre a la cámara de vacío. Al final del proceso de enfriamiento el rompimiento rápido del vacío puede forzar la salida de agua en la superficie del producto, dándole una apariencia de mojado. Una típica cámara de vacío o autoclave puede tener una capacidad para enfriar hasta 800 cajas de lechuga (20 palets con 40 cajas cada uno); existen equipos pequeños para un solo palet. La mayoría del equipo es portátil y es utilizado en dos o más áreas de producción durante el año, lo que trae como consecuencia que el alto costo de inversión inicial se amortice en una temporada de operación. Actualmente la mayoría de los equipos para el enfriamiento por vacío cuentan con refrigeración mecánica y bombas rotatorias de vacío.
  • 39. ATMÓSFERAS CONTROLADAS Y MODIFICADAS Las atmósferas controlas (AC) Y modificadas (AM), consiste en la adición o remoción de gases resultando en una composición atmosférica substancialmente diferente a la del aire. COMPOSICION NORMAL DEL AIRE N2 = 78.08% O2 = 20.95 CO2 = 0.03 Otros gases = 0.94 (Con fines de cálculo N2 = 79%; O2 = 21%; CO2 =0%) Generalmente las atmósferas controladas y modificadas involucran la ↓ [O2] + ↑ [CO2] y balance con la [N2]; además de el empleo de una ↓ to. Las AC y AM difieren únicamente en el grado de control de los niveles de gases, en las AC es más exacto y se establecen bajo cámaras herméticas; las AM se establecen bajo recubrimientos a base de ceras o películas plásticas. Por otro lado, tanto las AC como AM se deben considerar como un complemento al uso de la refrigeración. A. Beneficios potenciales de las atmósferas controladas y modificadas - Retardo de la maduración y senescencia, así como de los cambios bioquímicos y fisiológicos asociados a ambos fenómenos (pe: disminución de la velocidad de respiración y biosíntesis de etileno, retardo en el proceso de ablandamiento y degradación de almidón) - Control de ciertos desórdenes fisiológicos (pe: daños por frío) - Control de microorganismos causantes de pudriciones (atmósferas fungicidas) o de plagas cuarentenarias (atmósferas insecticidas) - Permite el uso de de altas humedades relativas de almacenamiento o transporte (en frutas cercanas a 95%, en hortalizas hasta 99%) B. Riesgos potenciales de las AC y AM C. - Activación de la respiración anaeróbica con la consecuente acumulación de acetaldehídos y etanol (metabolitos tóxicos) - Manchado de tejidos (tanto a nivel externo como interno) - Maduración anormal (ablandamiento irregular, pobre desarrollo del color característico) - Incremento en la sensibilidad al ataque de microorganismos - Desarrollo de aromas y sabores desagradables El principio del control de la maduración y senescencia por las AC y AM se establece primeramente en La Ley de Acción de Masas: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ∆
  • 40. Lo anterior implica que al bajar los niveles de O2 la oxidación de la glucosa disminuye y por tanto la velocidad de respiración también resulta menor. La disminución de la respiración también se explica por el efecto de las bajas concentraciones de O2 en la terminal oxidativa del transporte de electrones y fosforilación oxidativa, en cuyo caso la citocromo oxidasa que favorece la formación de H2O, disminuye su actividad y por tanto la respiración. As mismo, el efecto de las altas concentraciones de CO2 se explica por la disminución de la glicólisis en el paso de Fructosa 6 fosfato a Fructosa 1,6 difosfato donde actúan las enzimas Fosfofructokinasas (PFK); al limitarse la evolución de la glicólisis la síntesis de Piruvato disminuye y el proceso respiratorio se hace más lento. En cuanto a etileno, las bajas concentraciones de O2 disminuyen la actividad de la ACC – Oxidasa con lo que se limita la síntesis de etileno y por tanto se retrasa la obtención de la Concentración Umbral (ver esquemas de etileno en apuntes anteriores), así mismo, las altas concentraciones de CO2 compiten con etileno en sitio de acción del Receptor limitando la formación de la molécula que favorece la maduración (ver esquema en apuntes anteriores). De acuerdo con lo anterior, la composición atmosférica influye en la velocidad de respiración de todos los productos hortofrutícolas; de esta manera, reduciendo los niveles de O2 por debajo de 8% la velocidad de respiración disminuye en la misma proporción. Sin embargo, se tiene un nivel mínimo de O2 abajo del cual se induce la Respiración Anaeróbica con la consecuente síntesis de Acetaldehídos y Etanol, los cuales al acumularse hasta determinadas concentraciones (concentraciones críticas) resultan tóxicos a células y tejidos conduciendo a la aparición de desórdenes fisiológicos, caracterizados por diversos tipos de manchado (interno y/o externo), maduración irregular y pérdidas de la calidad comercial. Este nivel mínimo de O2 ha sido definido como Punto de Compensación Anaeróbica (PCA) e indica aquella concentración de O2 en la cual el producto desprende la mínima cantidad de CO2 como producto de la respiración, abajo del PCA la respiración anaeróbica es más activa que la aeróbica. Asimismo, el PCA difiere para cada producto (pe: manzana 2%, mango 8%). PCA 5% 10% 21% Concentración de Oxígeno 2% Respiración (mg CO2 kg-1 h-1)
  • 41. Lo anterior supone que cada producto presenta determinadas tolerancias a las bajas concentraciones de O2 y altas de CO2. Esta tolerancia esta dada por las características de barrera del producto siendo esta impuesta por el espesor de la cutícula, contenido de ceras epicuticulares, número de lenticelas, presencia de conductos naturales (conductos florales como en el caso de manzana), todo lo cual define la concentración de gases (O2, CO2, C2H4, H2O en forma de vapor y aromas) en la atmósfera interna de los espacios intercelulares. La velocidad con que cambian los niveles de gases en la atmósfera interna depende de diversos factores como: Especie, cultivar, temperatura, velocidad de respiración y producción de etileno, PCA y habilidad para eliminar el acetaldehído y etanol acumulados. Por lo anterior, el tiempo de almacenamiento o transporte, así como los efectos de las AC y AM sobre la calidad de los productor hortofrutícolas, requiere de un cuidadosa selección de las concentraciones de O2 y CO2 y de la temperatura. Así por ejemplo: La combinación de 1% de O2 + 5% de CO2 a 0o C retarda la maduración y deterioro de peras ‘Bartlett’ por 6 meses; sin embargo, estas mismas concentraciones causan daños severos cuando la temperatura de almacenamiento es de 20º C. Asimismo una atmósfera de 2% O2 + 10% CO2 retardan por 3 semanas los cambios en color de chiles almacenados a 10º C, en comparación con aquellos solo expuestos a 10º C; además este nivel de gases en el mismo producto, ejerce un control en la aparición de daños por frío si la temperatura disminuye hasta 5º C, durante el mismo periodo. Clasificación de frutas y hortalizas de acuerdo a su Tolerancia a bajas concentraciones de O2 Concentración de %O2 Producto Hortofrutícola 0.5 Nueces, frutas y hortalizas secas. 1.0 Algunos cultivares de manzana y pera, brócoli, hongos, cebolla, ajo, frutas y hortalizas mínimamente procesadas. 2.0 Algunos cultivares de manzana y pera, kiwi, chabacano, nectarina, durazno, ciruela, fresa, papaya, piña, olivo, melón, maíz dulce, ejote, lechuga, col, coliflor, col de bruselas y apio. 3.0 Aguacate, persimonio, tomate, chile, pepino y alcachofa. 5.0 Cítricos, chícharo, espárrago y camote.
  • 42. Clasificación de frutas y hortalizas de acuerdo a su tolerancia a altas concentraciones de CO2 Concentración de %CO2 Producto Hortofrutícola 2.0 Manzana (Golden delicious), peras asiáticas, peras europeas, chabacano, uva, col china, tomate, Chile pimiento, lechuga, endivia, apio, alcachofa y camote. 5.0 Manzana (diversos cultivares), durazno, col, nectarina, ciruela, naranja, aguacate, kiwi, banano, mango, papaya, coliflor, chícharo, col de bruselas, rábano, zanahoria. 10.0 Pomelos, limón, limas ácidas, persimonio, pepino, okra, espárrago, cebollín, ajo. 15.0 Fresa, frambuesa, zarzamora, arándano, cereza, higo, melón, maíz dulce, espinaca. Pretratamientos con altas concentraciones de CO2 (10 – 20 %) se han probado para el control de ciertos microorganismo causantes de pudriciones, de esta manera tratamientos con 20% de CO2 por 20 – 24 horas retardan el desarrollo de Botrytis cinerea en fresas con lo cual su vida útil se prolonga hasta por 2 días más en relación a frutos sin tratamiento. Por otro lado, tratamientos con 12% de CO2 por 2 – 4 semanas a 5º C, antes del almacenamiento bajo AC, retardan las pérdidas de firmeza en frutos de manzana, lo cual permite un mayor tiempo de comercialización en postalmacenamiento. Métodos para establecer atmósferas controladas o modificadas: Para AC 1. Reducción de O2 - Quemadores catalíticos pe: Unidades Tectrol (Transfresh, USA) - Arrastre con N2 (Sistema Oxitrol y Sistema Nitrol) 2. Eliminación de CO2 - Decarbonizadores de agua - Uso de carbón activado - Uso de cal hidratada Para AM 1. Uso de películas plásticas - Individuales (por fruto), bolsas, cajas o palets 2. Recubrimientos a base de ceras (% de sólidos, pH, ceras al agua o ceras en solventes, permanencia del brillo).
  • 43. Condiciones recomendadas de AC/AM con fines de almacenamiento y/o transporte para algunas frutas. Producto Temperatura Atmósfera Aplicación oC % O2 %CO2 Manzana 0 - 5 1 - 3 1.5 Comercial Cereza 0 - 5 3 - 10 10 - 15 Limitado uso Comercial Uva 0 - 5 2 - 5 1 - 3 Incompatible Kiwi 0 - 5 1 - 2 3 - 5 Algún uso Comercial (C2 H4 < 20ppb) Frambuesa, 0 - 5 5 - 10 15 - 20 Transporte Zarzamora y Fresa Nueces y 0 - 25 0 - 1 0 - 100 Control de Frutas secas Insectos Aguacate 5 - 13 2 - 5 3 - 10 Limitado uso Comercial Mango 10 - 15 3 - 5 5 - 10 Limitado uso Comercial Plátano 12 - 15 2 - 5 2 - 5 Transporte
  • 44. TECNOLOGÍA DEL ETILENO En muchos productos hortofrutícolas ETILENO juega un papel importante en postcosecha, ya que su presencia puede ser indeseable al acelerar la senescencia (y por tanto el deterioro) o la maduración cuando no se desea; en otros casos es un factor deseable al adelantar la maduración o mejorar la calidad del producto. Comercialmente se aplica con fines de maduración acelerada o desverdizado. EFECTOS DESEABLES DE ETILENO 1. Estimula el proceso de maduración 2. Adelanta y homogeniza la maduración 3. Mejora el color de frutos EFECTOS INDESEABLES DE ETILENO 1. Acelera senescencia y pérdidas del color verde en algunos frutos inmaduros (pe: pepinos, brócoli) y hortalizas de hoja. 2. Acelera maduración de frutas durante el almacenamiento y y manejo postcosecha. 3. Inducción de sabor amargo (isocoumarinas) en zanahoria. 4. Brotación de papas. 5. Abscisión de hojas y pétalos en flores cortadas, coliflor, follajes. 6. Endurecimiento de espárragos. Etileno es un gas incoloro detectado a nivel de ppm (1μL/L=1ppm) y características asfixiantes. Puede ser explosivo a concentraciones de 3.1% a 32.0% en el aire. Con fines de maduración acelerada las concentraciones para respuesta fisiológica varían de 0.1 ppm a 10.0 ppm, logrando con esto adelantar la maduración en frutos cosechados en madurez fisiológica, madurar frutos cosechados es estado inmaduro (últimas fases del crecimiento y la homogeneización de la maduración (se aplica en frutos climatéricos como banano, mangos, papaya, aguacate). Para el desverdizado las dosis de etileno se ubican entre 10.0 ppm a 100 ppm y su objetivo es acelerar la degradación de clorofila y favorecer la síntesis de carotenoides (se aplica en frutos no climatéricos, pe: naranjas, mandarinas, limones y pomelos). En general los tratamientos con etileno en frutos climatéricos deben realizarse en fase preclimatérica y su efecto es adelantar la aparición del climaterio respiratorio, estimular la autocatálisis de etileno (ACC – Oxidasa se activa por aplicaciones externas de C2H4), se favorece la obtención de la concentración umbral. En el caso de frutos no climatéricos, hortalizas y ornamentales, las aplicaciones externas de etileno incrementan la velocidad de respiración, con lo cual se acelera el deterioro (aumentan la sensibilidad al ataque de microorganismos causantes de pudriciones, como Penicillum y favorecen las pérdidas de agua por transpiración); en este sentido, el desverdizado de cítricos tiene el inconveniente de favorecer su deterioro de los frutos por lo que tras el tratamiento deben auxiliarse con tecnologías como el encerado y aplicación de fungicidas específicos, asimismo el manejo bajo condiciones de refrigeración.
  • 45. MÉTODOS PARA EL TRATAMIENTO CON ETILENO - Inyección de gas etileno a partir de cilindros - Mezclas de etileno a prueba de explosión (mezcla con gases inertes) - Sistema RIPEGAS ofrece 6% de ETH + un gas inerte - Generadores de etileno (deshidratación catalítica de etanol) C2H5OH – H2O → C2H4 - Liberadores de etileno (Ethrel o CEPA) Ácido 2-cloroetilfosfónico (solución acuosa a pH 5 produce etileno). Se aplica por aspersión o inmersión. - Carburo de calcio (desprende acetileno) CONDICIONES PARA LA MADURACIÓN O DESVERDIZADO DE FRUTAS - Temperatura: 18-20 oC - Humedad Relativa: 90-95% - Dosis de etileno: 0.1 - 10 ppm (maduración) 10 – 100 ppm (para desverdizado) - Tiempo de exposición: 24 – 36 horas (maduración) 48 - 72 horas (desverdizado) - Circulación de aire para homogeneizar - Ventilación para evitar acumulación de CO2 TRATAMIENTO CON GAS ETILENO (Desverdizado) Sistema Discontinuo 8 – 10 horas Aire fresco 8 – 10 horas Etileno Etileno Color Comercial Circulación CO2 Circulación De Aire (Ventilación 1-3 h) De Aire Sistema Continuo Circulación aire (1 Vol./min.) Etileno (100 ppm) Etileno Color + CO2 Comercial 100 ppm 100 ppm 20º C 90% HR
  • 46. APLICACIONES DE ETHREL CON FINES COMERCIALES Efecto Producto - Maduración (Precosecha) Tomates, chile pimiento - Abscisión de frutos Manzana, cereza, olivo (cosecha mecánica) - Desarrollo de color Manzana, arándano, higo, uva, chile pimiento, piña cítricos - Desverdizado (Precosecha) Tangerinas - Desverdizado (Postcosecha) Naranja, mandarina, toronja, limón, tangerina - Maduración (Postcosecha) Banano, plátanos, tomates Los tratamientos con ethrel (liberador de etileno) consisten en la preparación de una solución (1000 – 2000 ppm de ácido cloroetilfosfónico) por 5 – 10 minutos (almacenamiento a 20º C y 85 – 90% de humedad relatíva) hasta maduración; para desverdizado almacenamiento a 17º C; 85 – 90% HR por 7 días hasta la obtención del color deseado. Para el tratamiento con carburo de calcio que desprende acetileno (que tiene acción similar a etileno), consiste en la preparación de bolsas (50 gramos) de las cuales se coloca una por caja de 25 – 30 kilogramos.
  • 47. MANEJO POSTCOSECHA A. Sistemas de manejo postcosecha Involucra el diseño de operaciones y tecnologías aplicadas a un producto tendientes a mantener su calidad de acuerdo al tipo de mercado (regional, nacional o de exportación), tipo y tiempo de almacenamiento o transporte (atmósfera normal o controlada; aéreo, marítimo o terrestre; corto, mediano o largo término), requerimientos de tratamientos especiales (preenfriamiento, encerado, fungicidas, reguladores del crecimiento, antioxidantes), exigencia de normas de calidad, tratamientos fitosanitarios, tratamientos con fines de inocuidad y seguridad. El sistema de manejo postcosecha resulta específico para cada producto y puede ser tan sencillo aplicándose a nivel campo, hasta nivel de empacadoras con operaciones realizadas con equipo automático; lo importante es que con las operaciones aplicadas el producto adquiera un VALOR AGREGADO. OPERACIONES BÁSICAS DE MANEJO POSTCOSECHA (Frutas y Hortalizas) Cosecha Grado de madurez: Tamaño, color, firmeza, oBrix, % almidón) Cosecha manual o mecánica Selección (eliminación desecho) Recorte (hortalizas) Limpieza (agua, aire) Clasificación (tamaño, color forma, peso) Tratamientos especiales (fungicidas, ceras, reguladores del crecimiento) Empaque (madera, cartón, normas) Curado (tubérculos, ajo, cebolla) Preenfriamiento Procesamiento Almacenamiento Temperatura y humedad relativa Enlatado Movimiento y composición del aire Congelación Fumigación Productos cortados Transporte Fermentación Temperatura, humedad relativa y composición del aire Secado Maduración o desverdizado Salsas Temperatura y humedad relativa Etileno Empaque para el consumidor Mercado (Central de abastos, supermercados, tianguis) Un ejemplo es el diseño del sistema de manejo postcosecha aplicado comercialmente para mango de exportación, en donde se incluyen algunas operaciones especiales para cumplir con los requerimientos fitosanitarios exigido por algunos países (tratamiento hidrotérmico para control de estados inmaduros de moscas de la fruta).
  • 48. Sistema de Manejo Postcosecha de Mango Cosecha Transporte de huerta a empacadora Operaciones en la empacadora Recepción (Registro, prueba fitosanitaria y de calidad) Preselección Hidrocalentamiento (46.1° C, 75-90 min) ZONA PROTEGIDA CON MALLA Enfriamiento post hidrotérmico (21°C, 30 min) Secado Clasificación Empacado Entarimado Preenfriamiento Transporte con destino a mercado de exportación
  • 49. Básicamente las operaciones postcosecha incluyen las realizadas en campo y aquellas de empacadora: MANEJO EN CAMPO 1. Índices de cosecha (Químicos, físicos, computacionales) 2. Métodos de cosecha (Cosecha manual o mecánica) 3. Sistemas de protección (Daños mecánicos: bolsas de cosecha, hule en burbujas, sombreado) 4. Requerimientos de capacitación 5. Cajas de campo (Madera, plástico, bins) 1. Índices de cosecha La calidad final del producto, el tiempo de almacenamiento y/o transporte, los requerimientos de tratamientos especiales y las necesidades de industrialización dependen del grado de madurez al momento de cosecha. La madurez de cosecha es la fase el cual un producto ha alcanzado un estado suficiente de desarrollo para que después de la cosecha y manejo postcosecha, su calidad alcance las normas establecidas ya sea a nivel nacional como internacional. CALIDAD DE PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS 1. Organoléptica (Sabor, color, aroma, textura) 2. Nutricional (contenido de vitaminas, proteínas, lípidos, fibra, minerales) 3. Estética (tamaño, forma) 4. Potencial de almacenamiento (temperatura, tiempo, humedad relativa) 5. Manejo postcosecha (resistencia a daños mecánicos y fitopatológicos) 6. Agroindustrial (contenido de compuestos químicos, textura, tamaño, color) 7. En algunos productos la madurez de cosecha coincide con la madurez fisiológica (frutos climatéricos), en otros con la madurez de consumo (frutos no climatéricos) y en casos diversos productos se ajustan a la madurez horticultural (hortalizas de raíz, germinados, tallos o tubérculos, flores o inflorescencia, frutos maduros o inmaduros). Madurez Fisiológica: Estado de desarrollo de los frutos en el cual han alcanzado su máximo crecimiento y pueden continuar de manera natural con su maduración y senescencia. Los frutos climatéricos se cosechan en este estado. Madurez de Consumo: Es el estado de desarrollo de los frutos en el cual han alcanzado las condiciones organolépticas que le permiten su consumo inmediato.
  • 50. Madurez Horticultural: Estado del desarrollo de una fruta u hortaliza en el cual han alcanzado los requisitos necesarios para su utilización en estado fresco o con fines de industrialización. Para definir el estado de cosecha se utilizan los índices de cosecha, los cuales deben reunir los siguientes requisitos: a) Relacionar al mismo tiempo la calidad y vida postcosecha del producto, independientemente de la zona de producción, época y año de cosecha. b) Ser perceptible y variable en función del estado de madurez, así como práctico y rápido. c) Preferiblemente objetivo (medible) en lugar de subjetivo (estimado) d) Aceptado tanto por productores, empacadores, comercializadores e inspectores. e) De preferencia no destructivo en lugar de destructivo. La cosecha de los productos hortofrutícolas antes o después de su momento óptimo de cosecha presenta diversas ventajas y desventajas: Cosecha Anticipada: Productos con menor calidad organoléptica, > susceptibilidad a ciertos desórdenes fisiológicos, > sensibilidad a pérdidas de agua por transpiración, > necesidades de tratamientos especiales. Cosecha Tardía: Productos con menor resistencia a daños mecánicos, > sensibilidad al ataque de microorganismos causantes de pudriciones, < vida de almacenamiento y/o comercialización. Los índices de cosecha son específicos para cada producto debido a las diferencias en estructura morfológica, y metabolismo y acumulación de compuestos químicos; así por ejemplo en el caso de cítricos se usan los siguientes índices: ÍNDICES DE COSECHA Y CALIDAD EN CÍTRICOS Externos Internos Otros índices Tamaño y peso o volumen Color de jugo Espesor de la piel Color de la cáscara Contenido de jugo Peso de la cáscara Textura Sólidos Solubles (oBrix) No de semillas Manchado de la piel Contenido de ácido Cítrico Residuos químicos Contenido de ácido cítrico Contenido de ácido L-ascórbico Contenido de volátiles en jugo (Etanol y acetaldehidos) Índice de formol Sin embargo, los valores cambian de acuerdo a cada especie y cultivar e incluso zona de producción (suelo, clima)y prácticas de cultivo (fertilización,
  • 51. abastecimiento de agua, uso de pesticidas, reguladores del crecimiento, podas y tratamientos de control de la floración y del desarrollo del producto, entre otros). ÍNDICES DE COSECHA Producto % de jugo Índice de Índice de Madurez Color (oBrix/Ác. Cítrico) (1000a/bL) Naranjas W. Navel 30 6.0-6.5 > +6 Valencia 41 10-12 -2 a +2 Mandarina Común 33 6.5 > +6 Fortune 40 8.0 > +6 Limón 20 2-3 -1.5 Limas Ácidas 45±5 1.0-1.02 -14±1 ÍNDICES DE COSECHA APLICADOS A NIVEL COMERCIAL Índices de cosecha Producto Método de determinación Días transcurridos entre Manzana, pera, mango Computación (registro datos) floración o amarre plátano (banano) Unidades calor* Manzana, chirimoya, Computación datos climático maíz dulce (to C máxima y mínima) Desarrollo capa de Melón cantaloupe Fuerza de separación abscisión Tamaño Todas las frutas y Vernier, calibradores algunas hortalizas Solidez Lechugas, apio, col, Medida al tacto piña, sandía Medidas de textura Firmeza Manzana, pera, durazno Penetrómetro, texturómetro Color interno Color de pulpa en mango Colorímetro, cartas de color Contenido de jugo Cítricos naranja, limón Test de extracción Contenido de aceite Aguacates Test de extracción química Astringencia contenido Persimonio Test del cloruro férrico de taninos Contenido de almidón Manzana, pera Test del yoduro de potasio Contenido de azúcares Manzana, pera, uvas Refractómetro test químico Contenido de ácidos Cítricos, uva, frambuesa Test de titulación Relación azúcar/ácido Cítricos, zarzamora, uva Test químico