UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
EFECTO DEL USO COMBINADO DE LA RADIACIÓN UV-C Y
ATMÓSFERA MODIFICADA EN EL TIEMPO DE VIDA ÚTIL DE
UVILLA ORGÁNICA (
Physalis peruviana
) SIN CAPUCHÓN
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
MARÍA JOSÉ GUERRERO OCHOA
DIRECTORA: ING. CARLOTA MORENO
DECLARACIÓN
Yo María José Guerrero Ochoa, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________ María José Guerrero
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Efecto del Uso Combinado de la Radiación UV-C y Atmósfera Modificada Sobre el
Tiempo de Vida Útil de Uvilla Orgánica (Physalis Peruviana) sin Capuchón”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue desarrollado por María José Guerrero , bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
_________________________ Ing. Carlota Moreno
AGRADECIMIENTOS
Gracias a mis padres Fernando y Susana, que con su amor y consejos me brindaron seguridad para la culminación de mi carrera.
A mi hermano Cristhian quien con entrega me ha ayudado en los viajes para poder realizar la parte experimental del proyecto.
A mi amigo incondicional Carlos Bolívar quien con apoyo y cariño siempre estuvo a mi lado ofreciéndome una mano para la realización del proyecto.
A mi directora de tesis, Ing. Carlota Moreno que con mucho profesionalismo ha sabido guiarme por este camino.
A la Bioq. María José Andrade por haberme dado la oportunidad de trabajar con el equipo de investigación de la Universidad.
DEDICATORIA
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ix
ABSTRACT xi
1. INTRODUCCIÓN
1.1 OBJETIVO GENERAL 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1
2 2
2. MARCO TEÓRICO 3
2.1 ORIGEN 3
2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE UVILLA 3 2.3 EXIGENCIAS AGROECOLÓGICAS Y REQUERIMIENTOS 4 EDÁFICOS DEL CULTIVO DE UVILLA
2.4 TAXONOMÍA
5
2.5 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y NUTRICIONAL DE LA UVILLA
6
2.6 VARIEDADES DE UVILLA 7
2.7 COSECHA DE UVILLA 8
2.7.1 RECOMENDACIONES DE COSECHA 9 2.7.2 RECOMENDACIONES DE RECOLECION 9
2.8 PÉRDIDAS POSTCOSECHA 11
2.8.1 DAÑOS MECÁNICOS 11
2.8.2 DAÑOS FISIOLÓGICOS 12
2.8.3 DAÑOS OCASIONADOS POR PLAGAS Y ENFERMEDADES
ii
PÁGINA
2.9 TRATAMIENTOS POSTCOSECHA DE LOS FRUTOS 14 2.9.1RADIACIÓN UVLTRAVIOLETA 15 2.9.1.1 Radiación UV-C como Tratamientos Postcosecha 15 2.9.1.2 Ventajas de la Radiación UV-C 16 2.9.1.3 Efectos adversos de la Radiación UV-C 17 2.9.2 TRATAMIENTO CON ATMÓSFERA MODIFICADA 18 2.9.2.1 Beneficios del uso de Atmósferas Modificadas 20 2.9.2.1 Desventajas del uso de Atmósferas Modificadas 20 2.9.3 TIPOS DE ATMÓSFERAS MODIFICADAS 21 2.9.3.1 Atmósfera Modificada Pasiva 21 2.9.3.2 Atmósfera Modificada Activa 21 2.9.3.3 Factores que intervienen en el envasado con
Atmósferas Modificadas
22
2.9.4 APLICACIÓN DE ATMÓSFERAS MODIFICADAS EN FRUTAS Y VEGETALES
24
2.9.5 CARACTERÍSTICAS DESEABLES DE FILMS DE ATMÓSFERAS MODIFICADAS PARA PRODUCTOS FRESCOS
25
2.9.6 GASES EMPLEADOS EN LOS ENVASES CON ATMÓSFERAS
27
3. METODOLOGÍA 28
3.1 MATERIAL VEGETAL 28
3.2 TRATAMIENTO CON RADIACIÓN UV-C Y ATMÓSFERAS MODIFICADA
28
iii
PÁGINA
3.4 ANÁLISIS FÍSICOS 33
3.4.1 PÉRDIDA DE PESO 33
3.4.2 ÍNDICE DE DAÑO 33
3.4.3 COLOR 35
3.4.3.1 Luminosidad (L*) 35 3.4.3.2 Hue
3.4.3.3 Croma
35 35
3.4.4 FIRMEZA 36
3.5 ANÁLISIS QUÍMICOS 37
3.5.1 PÉRDIDA DE ELECTROLITOS 37 3.5.2 pH, SÓLIDOS SOLUBLES TOTALES, ACIDEZ
TITULABLES TOTAL
38
3.5.2.1 Medición de pH 38 3.5.2.2 Sólidos Solubles Totales 38 3.5.2.3 Acidez Titulable Total 39 3.6 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS
3.6.1 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE INOCULACIÓN 3.7 PRESENCIA DE SABORES EXTRAÑOS
3.8 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 CURVA DE PREENFRIAMIENTO
4.2 CONCENTRACIÓN DE GASES AL INTERIOR DEL EMPAQUE
4.3 INTENSIDAD RESPIRATORIA
4.4 PÉRDIDA DE PESO
4.5 ÍNDICE DE DAÑO
iv
PÁGINA
4.6 COLOR 49
4.6.1 LUMINOSIDAD (L*) 49
4.6.2 SATURACIÓN (CROMA) 49
4.6.3 ÁNGULO DE TONO (HUE) 50
4.7 FRIMEZA 52
4.8 ANÁLISIS QUÍMICOS 54
4.8.1 PÉRDIDA DE ELECTROLITOS 54
4.8.2 pH 55
4.8.3 SÓLIDOS SOLUBLES TOTALES 56 4.2.4 ACIDEZ TITULABLE TOTAL 57
4.9 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 59
4.9.1 RECUENTO DE AEROBIOS MESÓFILOS TOTALES 59
4.9.2 MOHOS Y LEVADURAS 60
4.10 PRESENCIA DE SABORES EXTRAÑOS 61
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 63
5.1 CONCLUSIONES 63
5.2 RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
64
65
v
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Exigencias Agroecológicas de Uvilla 4
Tabla 2. Requerimientos Edáficos 5
Tabla 3. Clasificación Taxonómica 5
Tabla 4. Composición y valor nutricional de la uvilla 6
Tabla 5. Variedades de uvilla en el Ecuador 7
Tabla 6. Daños mecánicos en la postcosecha de frutos 11
Tabla 7. Desordenes fisiológicos en la postcosecha de frutos 12
Tabla 8. Factores que afectan la calidad del producto 19
Tabla 9. Características de películas empleadas en Atmósferas 26
Tabla 10. Propiedades físicas, ventajas e inconvenientes de los principales gases usados en atmósferas modificadas
27
Tabla 11. Nomenclatura de tratamientos 29
Tabla 12. Intensidad respiratoria de uvilla almacenada en refrigeración
45
Tabla 13.
Tabla 14.
Color superficial de uvilla almacenada en refrigeración pH, Sólidos Solubles Totales, Acidez Titulable Total de uvilla almacenada en refrigeración
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Planta de Uvilla 4
Figura 2. Cosecha de Uvilla 9
Figura 3. Corte del pedúnculo de la uvilla 9
Figura 4. Recipientes ara recolección de uvilla 10
Figura 5. Daños fisiológicos por uso de empaques inadecuados
13
Figura 6. Daños fangales y bacteriales 14
Figura 7. Vida postcosecha relativa de productos frescos almacenados en atmósfera modificada óptima a temperatura ambiente
18
Figura 8. Máximo porcentaje de O2 y CO2 que toleran las
frutas
23
Figura 9. Empaque de fruta 30
Figura 10. Sistema para empaque en Atmósfera Modificada 30
Figura 11. Medición de la intensidad respiratoria en uvilla 32
Figura 12. Escala Cie L*a*b* 36
Figura 13. Medición de firmeza en uvilla 37
Figura 14. Monitoreo de temperatura interna de la fruta en preenfriamiento
42
Figura 15. Concentración de O2 y CO2 en el interior de los
empaques durante el almacenamiento
43
Figura 16. Pérdida de peso en uvilla almacenada en refrigeración
46
Figura 17. Índice de daño en uvilla almacenada en refrigeración
vii
PÁGINA
Figura 18. Índice de daño de frutos durante el tiempo de almacenamiento refrigerado
48
Figura 19. Firmeza de uvilla almacenada en refrigeración 53
Figura 20. Pérdida de electrolitos en uvilla almacenada en refrigeración
55
Figura 21. Desarrollo de microorganismos aerobios totales en uvilla almacenada en refrigeración
59
Figura 22. Desarrollo de mohos y levaduras en uvilla almacenada en refrigeración
60
Figura 23. Desarrollo de sabores extraños en uvilla almacenada en refrigeración
viii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
Anexo I.
Campo de cultivo, cosecha y selección de uvilla
76
Anexo II.
Lavado, desinfección, irradiación y empaque
77
Anexo III.
Encuesta empleada en el análisis de sabores extraños
ix
RESUMEN
La uvilla (Physalis peruviana) es una fruta semi-ácida que se origina en la sierra andina, perteneciente a la familia de las Solanáceas. El fruto es una baya carnosa y en su madurez se vuelve pulposa en el interior y de sabor agridulce. Es uno de los frutos de mayor exportación hacia países europeos como Alemania. El objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto del uso combinado de la radiación UV-C y atmósfera modificada en el tiempo de vida útil de uvilla orgánica sin capuchón. Las muestras de uvilla fueron cosechadas manualmente en el cantón Cotacachi, Provincia de Imbabura y trasladadas a los laboratorios de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica Equinoccial, donde fueron seleccionadas, lavadas, desinfectadas y divididas en dos grupos: frutos control y frutos tratados; estos últimos a su vez se subdividieron en frutos con radiación UV-C (12.5 kJ/m2) + atmósferas modificadas y en frutos con atmósferas
modificadas. Para la aplicación de la radiación UV-C, se uso lámparas de 30W colocadas a 30 cm de altura de las frutas, la energía fue medida con un radiómetro digital; las muestras se colocaron en bandejas PVC con broche y perforaciones en los bordes y se sometieron a preenfriamiento hasta que la temperatura interna de la fruta alcanzó 5 ºC. Luego de la radiación y preenfriamiento, la fruta fue empacada en atmósferas modificadas (5% O2 – 5% CO2 y 10% O2 – 5% CO2) en películas de
x La aplicación de radiación UV-C y atmósferas modificadas (5% O2 – 5%
CO2) redujo la producción de CO2 (mg/kgh) y la pérdida de peso, aparición
de síntomas de daño y pérdida de electrolitos, en comparación con los frutos control que mostraron mayor daño, pérdida de peso y firmeza a partir del día 14 de almacenamiento. En ninguno de los tratamientos mencionados se observaron diferencias significativas para los parámetros químicos (SST, pH y ATT) y de color superficial (L*, Hue y Croma). En los análisis microbiológicos, los frutos control y los tratados con atmósferas modificadas mostrarón mayor desarrollo de aerobios mesófilos totales, mohos y levaduras a partir del día 14 de almacenamiento, mientras que los frutos tratados con UV-C y atmósferas modificadas (10% O2 – 5% CO2)
xi
ABSTRACT
The Peruvian cherry (Peruvian physalis) is a semi-acid fruit, that born in the Andean highlands. It belongs to the Solanaceae family. This fruit is a fleshy berry and in its maturity it becomes pulpy internally and its taste is bittersweet, this fruit is the larger export to European countries like Germany. The objective of this work was to study the effects of combined use of radiation UV-C and modified atmosphere on the lifetime of organic Peruvian cherry uncapped. While the Peruvian cherries were harvested manually in Cotacachi sector, Imbabura`s province and carried to laboratories of the Faculty of Engineering Sciences of Equinoctial Technological University where were selected, washed, disinfected and divided into two groups: control fruit and fruit treated, the latter were subdivided in UV-C (12.5 kJ/m2) + modified atmosphere fruits and fruit with modified atmosphere. The application of UV-C, it was used 30wtt lamps located to 30cm from fruits, the energy was measure with digital radiometer; the samples were placed in PVC trays with Snap, piercing edges and subjected to pre-cooling until the internal temperature of the fruit reaches 5°C. After that, the fruit were packed in modified atmospheres (5% O2 – 5% CO2 y 10% O2 – 5% CO2) in PBD
1
1. INTRODUCCIÓN
El Ecuador es un país rico en la producción hortofrutícola, debido a sus características agroclimáticas. Cuenta con gran variedad de frutas y hortalizas. La uvilla (Physalis peruviana), es una de las frutas de mayor producción en la sierra andina, pertenece a la familia de las Solanáceas; cuenta con más de ochenta variedades que se encuentran en estado silvestre y se caracteriza porque sus frutos están encerrados dentro de un cáliz o capuchón que la protege del medio externo. Tiene un diámetro que oscila entre 1.25 a 2.5 cm y con un peso entre 4 y 10 g, en su madurez se vuelve interiormente pulposo y de sabor agridulce (Brito & Dennis, 2006). La vida postcosecha y la calidad de la uvilla, están dadas por la cosecha oportuna y adecuada, al ser una fruta climatérica, una vez separada de la planta, continua todos sus procesos de maduración. La uvilla, como otros productos hortofutícolas, tiene un alto contenido de agua y por ello sufre pérdidas elevadas directamente o indirectamente por la manipulación que se produce entre la etapa de cosecha (CIAD, 2011).
Para evitar las pérdidas postcosecha, se han aplicado tratamientos como: radiaciones ionizantes, aplicaciones con ozono, películas y recubrimientos comestibles. Una de las más utilizadas ha sido el tratamiento térmico, cuyo objetivo es eliminar los agentes de la alteración de origen microbiano (Abril & Casp, 2003). Otra alternativa de conservación postcosecha ha sido la aplicación de radiación UV-C en frutas y hortalizas, ya que diferentes estudios han reportado que la radiación UV-C tiene capacidad germicida por lo que ha sido estudiada ampliamente en tejidos vegetales (Rivera, Gardea, Martínez, Rivera, & González, 2007).
2 o indirectamente a los patógenos de postcosecha y en consecuencia, la severidad e incidencia de la pudrición (Kader, 2000).
La aplicación de la radiación UV-C como una tecnología postcosecha ha generado buenos resultados en frutas como carambola, naranjilla, uvilla, mortiño, mejorando su calidad y extendiendo su vida útil. De igual forma, las atmósferas modificadas han sido favorables evitando el desarrollo de la pudrición por Botrytis en las fresas, cerezas y otros frutos (Kader, 2000). Sin embargo, todavía no existen estudios del uso combinado de la radiación UV-C y atmósfera modificada sobre el tiempo de vida útil en frutas o verduras. Por esta razón, el presente trabajo de investigación tiene como objetivos los siguientes:
1.1 OBJETIVO GENERAL
Estudiar el efecto del uso combinado de la radiación UV-C y atmósfera modificada en el tiempo de vida útil de uvilla orgánica (Physalis peruviana) sin capuchón, mediante el cumplimiento de los siguientes objetivos específicos.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar el efecto del uso combinado de la radiación UV-C y atmósfera modificada sobre las características organolépticas de uvilla orgánica (Physalis peruviana) sin capuchón.
Evaluar el efecto del uso combinado de la radiación UV-C y atmósfera modificada sobre las características físico-químicas de uvilla orgánica (Physalis peruviana) sin capuchón.
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1. ORIGEN
El nombre genérico “Physalis“ proviene del vocablo griego que significa
“vejiga”, haciendo referencia a que los frutos están envueltos por lóbulos de cáliz a manera de farol colgante (Fabara, 2006). La uvilla o uchuva (Physalis peruviana) tiene su origen en América, principalmente en los valles andinos de Perú, Ecuador y Chile (MAG, 2006). Según el Convenio “Andrés Bello” en 1983, determinó que los Andes Ecuatorianos se una de las zonas más amplias para el origen de la uvilla y se encuentran adaptadas en las provincias de Cotopaxi, Tungurahua, Imbabura y Carchi, la uvilla pertenece a la familia de las solanáceas y crece como una planta silvestre o semi-silvestre en las zonas altas de 1500 a 3000 m.s.n.m (Bazán, 2004).
2.2. CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE UVILLA
La planta de uvilla se caracteriza por tener una raíz fibrosa ramificada, tallo herbáceo con vellosidades, las flores son relativamente grandes, hermafroditas, pentámeras con el cáliz verdoso y la corola amarilla con unas manchas moradas en la base de los pétalos (figura 1), la vida útil de la planta es de 3 años, su tipo de propagación es sexual (semilla), asexual (estacas) (Lara, 2010).
4
Figura 1. Planta de uvilla
2.3. EXIGENCIAS AGROECOLÓGICAS Y REQUERIMIENTOS
EDÁFICOS DEL CULTIVO DE UVILLA
En las tablas 1 y 2 se presentan las exigencias y requerimientos edáficos necesarios para el cultivo de uvilla.
Tabla 1.Exigencias Agroecológicas de Uvilla
(INIAP, 1999)
Exigencia Característica
Clima: Templado. Temperatura: 1 3 °C – 20 °C. Humedad: 80% – 90%. Pluviosidad: 1000 - 2000 mm. Altitud: 1800 - 2900 msnm. Formación
ecológica:
5
Tabla 2.Requerimientos Edáficos
Requerimiento Característica
Textura Franco
arcillo/arenosos Acidez: pH: 5.5 – 7.0. Tipo de suelo: Ricos en materia
orgánica (6 - 8%), de fácil drenaje.
(INIAP, 1999 )
2.4. TAXONOMÍA
La clasificación taxonómica de la uvilla se presenta en la tabla 3.
Tabla 3. Clasificación Taxonómica Reino: Vegetal
Tipo Fanerógamas Subtipo: Angiosperma Clase: Dicotiledóneas Subclase: Gamopétala Orden: Solánida
Familia: Solanácea
Género: Physalis
Especie: Peruviana
6
2.5. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y NUTRICIONAL DE LA UVILLA
La composición química de las frutas cambia en función del tipo de cultivo, de la fertilidad el suelo, de la época del año, del grado de madurez y de la parte del fruto (Benavides, 2008).
La uvilla contiene aproximadamente 1% de ceniza, con un pH 3.74, es una fruta ligeramente dulce, presenta valores de glucosa de 2.63 % y de fructosa 2.70 % son compuestos que se presentan en mayor proporción en la pulpa, así como también las pectinas y almidones, posee cantidades de ácido málico 1.39 mg/g y ácido ascórbico 43 mg/g que contribuyen a sus propiedades fisicoquímicas y sensoriales. El contenido total de polifenoles 0.56 mg/g, posee propiedades antioxidantes (Medina, 2006).
En la tabla 4 se detalla los principales componentes y el valor nutricional de la uvilla.
Tabla 4. Composición y valor nutricional de la uvilla.
Componentes Contenido de 100g. de la parte
comestible
Valores diarios recomendados (basados en una dieta de 2000 calorías)
Humedad 78.90 %
Carbohidratos 16 g 300 g
Fibra 4.90 g 25 g
Grasa total 0.16 g 66 g
Proteína 0.05 g
Acido cítrico 1.26% y 8.96 mg/g
Calcio 8 mg 162 mg
Caroteno 1.61 mg 5000 IU
Fósforo 55.30 mg 125 mg
Hierro 1.23 mg 18 mg
Niacina 1.73 mg 20 mg
Riboflavina 0.03 mg 1.7 mg
7 El rendimiento de la uvilla es de aproximadamente un 70% de pulpa, cáliz 6,4% y la semilla y cáscara 23,6%. La uvilla alcanza valores de 14,5% de sólidos solubles, mismos que son valorados en ºBrix, significando la cantidad de sólidos solubles presentes en la pulpa, expresados en porcentaje de sacarosa (Torres, 2011).
2.6. VARIEDADES DE UVILLA
El género Physalis incluye unas 100 especies herbáceas perennes y anuales, cuyos frutos se forman y permanecen dentro del cáliz. La uvilla (Physalis peruviana) es la más utilizada por su fruto azucarado (Fischer, 2000).
La especie comercial de uvilla en el Ecuador es únicamente Physalis peruviana. Brito (2006) realizó una investigación para establecer las características de ciertos ecotipos de uvilla como el Colombiano Keniano, Ambateño y Ecuatoriano. En la tabla 5 de puede identificar las características de cada variedad de uvilla.
Tabla 5. Variedades de uvilla en el Ecuador
Variedad de Uvilla Características
Colombiana o Keniana
Fruto grande.
Color amarillo intenso.
Gran demanda para el mercado de exportación
Ambateña
Fruto mediano.
Color entre verde y amarillo.
Alta cantidad de sustancias que le dan un sabor agridulce.
Su aroma se destaca del resto de ecotipos.
Ecuatoriana
Fruto pequeño.
Color amarillo intenso.
Mayor concentración de sustancias vitamínicas. Aroma agradable.
8
2.7. COSECHA DE UVILLA
Para realizar la cosecha de esta fruta, es necesario tener una programación y contar con los materiales necesarios para la recolección. La cosecha es uno de los pasos indispensables dentro de la tecnología postcosecha debido a que todo factor como la temperatura, transporte, tiempo que la fruta se encuentra cosechada, afecta a los resultados. Si bien la cosecha de esta fruta requiere de una labor intensa, ya que cada fruto debe ser cosechado manualmente por lo delicado que es, los rendimientos son altos (Medina, 1991).
2.7.1. RECOMENDACIONES DE COSECHA
Cosechar la fruta que tenga el mismo estado de maduración, para evitar el manchado del cáliz y el deterioro del fruto (figura 2)
Cortar con tijera el péndulo, sin cortar ninguna otra parte de la planta como se observa en la figura 3.
No aprisionar la fruta en la mano.
Cosechar la fruta que tenga el mismo estado de maduración (Medina, 1991).
2.7.2. RECOMENDACIONES DE RECOLECCIÓN
No utilizar recipientes hondos, ya que presentan mayores magulladuras y daños por compresión.
Disminuir el número de transversas.
Depositar la fruta con delicadeza y acomodarla en el recipiente temporal o en el empaque definitivo (figura 4).
9
Figura 2. Cosecha de uvilla
10 Figura 4. Recipientes para recolección de uvilla
2.8. PÉRDIDAS POSTCOSECHA
Las pérdidas se pueden presentar como pérdida total del producto o como disminución de su calidad, cualquiera de ellas se traduce directamente en la reducción de su precio.
Zapata, Saldarriaga, Londoño & Díaz (2002), indican que las pérdidas de calidad puede ser ocasionada por diferentes causas, las cuales pueden agruparse en tres grandes grupos:
2.8.1. DAÑOS MECÁNICOS
Son responsables de pérdidas significativas durante la distribución y comercialización, afectan directamente la apariencia externa, que es un importante atributo de calidad de las frutas, y es el principal factor de rechazo por el consumidor, a medida que los frutos sufren daños ocurre un aumento en la liberación de CO2, debido a que las células próximas al punto
11 del fruto (Durigan, 2007). En la tabla 6 se muestran los daños mecánicos más comunes en la uvilla.
Tabla 6. Daños mecánicos en la postcosecha de frutos.
LESIÓN EFECTO
Cortes o perforaciones
Producida por objetos agudos; astillas, grapas o clavos en los empaques que dan lugar a la pérdida de agua y a la contaminación por microorganismos.
Impacto
Durante la recolección y el transvase, cuando se dejan caer los frutos en las cajas o empaques se manipulan de manera brusca en el cargue, descargue y transporte, causando magulladuras al producto.
Abrasión
Ocurre principalmente durante el transporte por carreteras en mal estado o vehículos inadecuados, ocasionando la fricción entre los frutos, generando pérdidas de la epidermis con la consecuente pérdida de jugos y facilitando la entrada a microorganismos.
Compresión
Ocasionada por el uso de recipientes de recolección muy altos o profundos para el transporte de la fruta. En el caso de la uchuva, cuando esta es recolectada con la mano, a veces se hace presión al fruto en el momento de halarla para retirarla de la planta.
12
2.8.2. DAÑOS FISIOLÓGICOS
Son aquellos relacionados con las actividades de transpiración y respiración, las cuales van generando la pérdida de agua, se van dando alteraciones en los tejidos del fruto y esto se puede generar en respuesta a un ambiente adverso, especialmente a temperatura o composición atmosférica, como a deficiencias nutricionales durante el crecimiento y desarrollo del fruto. La mayoría de los desórdenes fisiológicos se desarrollan o manifiestan en la etapa de postcosecha de la fruta pero se inducen durante el crecimiento y maduración del producto (Zoffoli & Gaudlitz, 2004). Los desórdenes fisiológicos de más consideración se muestran en la tabla 7.
Tabla 7. Desórdenes fisiológicos en la postcosecha de frutos.
CAUSA DESORDEN FISIOLÓGICO
Exposición directa de la fruta al sol
Es importante mantenerlas en un lugar fresco, protegidas del sol y del agua.
La exposición a ambientes de alta
humedad relativa
Como la exposición a la lluvia favorece el manchado del cáliz y el ataque de hongos y ablandamiento del producto.
Uso de empaques inadecuados
Que no permiten el paso del vapor de agua, produce la condensación dentro del empaque, aumentando la humedad relativa y con ello favoreciendo el desarrollo de hongos (Figura. 5).
Contaminación química
Contaminación del producto por cajas contaminadas, al igual que el almacenamiento de frutas con productos químicos.
13
2.8.3. DAÑOS OCASIONADOS POR PLAGAS Y ENFERMEDADES
Generado por la exposición del producto al ataque de insectos, roedores, pájaros y micororganismos (Agronet, 2008). Estos daños causan pérdida de calidad que afectan a la superficie del producto, causando imperfecciones de la piel que rebajan el valor de un producto comercial (figura. 6) (FAO, 1993). Las enfermedades fangales y bacteriales son propagadas en su mayor parte por esporas microscópicas, muy difundidas en el aire y en el suelo, así como en la materia vegetal muerta o putrefacta. Los productos pueden contraer las infecciones:
a través de lesiones causadas por manipulación poco cuidadosa, por insectos o por otros animales, o de grietas causadas por el crecimiento.
a través de los poros naturales de las partes aéreas y subterráneas de las plantas, que permiten el paso de aire, dióxido de carbono y vapor de agua entre el interior de la planta y el exterior (FAO,1993)
14 Figura 6. Daños fangales y bacteriales en la uvilla
2.9. TRATAMIENTOS POSTCOSECHA DE LOS FRUTOS
Las productos hortofrutícolas son productos altamente perecederos una vez que han sido cosechados, por esta razón se han buscado técnicas postcosecha con el propósito de disminuir e incluso eliminar estos problemas, tratando de incrementar su vida útil.
Entre las técnicas postcosecha que se utilizan para prolongar la vida de frutas y vegetales se encuentran la refrigeración, las aplicaciones de ozono, las atmósferas modificadas y controladas, los tratamientos térmicos de alta temperatura y la irradiación con UV-C (Pombo,2009).
15
2.9.1. RADIACIÓN ULTRAVIOLETA
La radiación ultravioleta (UV) tiene una mayor energía que la luz visible y es considerada no ionizante. Este tipo de radiación ocupa el rango de longitudes de onda entre los rayos X (200 nm) y la luz visible (400 nm) (Bintsis ,Litopoulou-Tzanetaki & Robinson,2000).
La luz UV permite reducir la carga microbiana inicial en la superficie del producto, produce un fenómeno denominado efecto hormético, dicho efecto puede mejorar la resistencia al ataque de ciertos microorganismos como mohos y levaduras, ya que puede estimular la producción de fenilialanina amonia-liasa que induce la formación de compuestos fenólicos (fitoalexinas), tóxicos para ellos (Domínguez, 2000; Guerrero & Barbosa, 2004).
2.9.1.1. Radiación UV-C como tratamiento postcosecha
La luz UV-C se trata de una radiación no ionizante, de bajo poder de penetración, no tiene acción residual, requiere de escasos cuidados y es inocua para el medio ambiente (FDA, 2002). Los tratamientos con UV-C consisten en exponer los productos hortícolas por cierto período de tiempo bajo un banco de lámparas de UV, con un máximo de emisión a 254 nm (Charles & Arul, 2007), se ha comprobado que en esta longitud de onda es donde presenta su mayor acción germicida por lo que ha sido ampliamente estudiada en varios tejidos vegetales (Artés & Allende, 2005).
16 Las lámparas típicamente usadas para la desinfección con UV-C consisten en tubos de cuarzo que contienen un gas inerte en su interior, como argón con pequeñas cantidades de mercurio que se clasifican en lámparas de baja y media presión de descarga de mercurio (Civello, Vicente & Martinez, 2007).
2.9.1.2.Ventajas de la Radiación UV-C
Para Civello et al (2007) algunas de las ventajas de la radiación UV-C es la practicidad, ya que son tratamientos simples, limpios, se realizan a bajas temperaturas y sin humectación del producto, su proceso puede ser en frío o en seco, tienen un bajo costo y pueden ser incorporados fácilmente a una línea de procesamiento, requieren una baja inversión para su implementación y no existen restricciones legales para su aplicación.
La radiación UV-C no deja residuos y no afecta a las características sensoriales (sabor y aroma) del producto, retrasa la maduración y senescencia del fruto, ya que dicho retraso se encuentra bajo el control de reguladores del crecimiento de etileno (Kaur, 2003; Shama, 2005).
17
2.9.1.3. Efectos Adversos de la Radiación UV-C
Estudios realizados por Maharaj (1999); Lui (1993) señalaron que el principal efecto dañino ocurre con dosis muy altas y se manifiesta como manchado y decoloración de la piel y su intensidad varia con el tiempo de exposición al UV-C .Un ejemplo de esto es el tomate con una exposición superior a irradiación de 2x1014Kgfs2, causando maduración anormal y
pardeamiento del exocarpio, similar al escaldado por el sol así como decoloración indeseable al endocarpio (Rivera, Gardea, River & Gonzalez, 2007).
Danon & Gallois (1998) citado en (Ruíz, Questa & Rodríguez, 2010) demostraron que existen efectos negativos de la luz UV‐C sobre tejidos vegetales tales como disminución de la síntesis de proteínas, daño en el ADN.
La sensibilidad de los tejidos con tratamiento UV-C difiere en función del genotipo, y en ocasiones dosis muy altas pueden favorecer la oxidación de los compuestos bioactivos del fruto como son vitamina C, carotenos, fenoles, así como el oscurecimiento superficial del tejido (Gonzales, Avillegas, Cuantea & Ayala 2006).
18
2.9.2. TRATAMIENTO CON ATMÓSFERAS MODIFICADAS
Estudios realizados por Pantástico, (1984) & Clavijo, (1995.) mencionaron que las atmósferas modificadas son una técnica física que no deja residuos químicos en los productos y tiene como objetivo principal cambiar el microambiente del producto almacenado y se fundamenta en la variación del contenido de oxígeno, anhídrido carbónico o nitrógeno en las cámaras de almacenamiento (Lanchero, Velandia, Fischer, Varela & García, 2007).
Yánez (citado en Kader,1986) menciona que el uso de las atmósferas modificadas o controladas debe considerarse como un complemento al manejo de la temperatura y humedad relativa apropiadas (figura 7). El potencial del beneficio o riesgo de las atmósferas modificadas depende del producto, cultivar o variedad, edad fisiológica, composición atmosférica, así como de la temperatura y duración del almacenamiento.
Figura 7. Vida postcosecha relativa de productos frescos, almacenados en atmósfera modificada óptima a temperatura ambiente (20-25 °C).
19 García, Lara & Fernandez (2006) señalan que las atmósferas modificadas permiten un cierto control sobre las reacciones químicas, enzimáticas y microbianas responsables del deterioro de los alimentos y para mantener un nivel de calidad óptimo durante estas etapas deben considerarse ciertos factores que afectan la calidad del producto los cuáles se señalan en la tabla 8.
Tabla 8. Factores que afectan calidad del producto
FACTORES INTRÍNSECOS FACTORES EXTRÍNSECOS
Las características físico-químicas del alimento como su actividad de agua, pH, potencial redox, etc.
La relación entre el volumen del gas inyectado y el volumen del alimento que se desea envasar.
La composición del producto (nutrientes disponibles para el crecimiento de microorganismos, presencia de componentes antimicrobianos naturales, existencia de enzimas activas).
La elección de un material de envasado capaz de salvaguardar las condiciones creadas dentro del paquete, prestando especial atención a su permeabilidad frente a los gases y la humedad.
Sus características organolépticas iniciales, puesto que los sistemas de atmósferas modificadas no enmascaran los atributos negativos de los productos.
Las instalaciones y el material de envasado junto con una correcta manipulación del producto a envasar.
Las condiciones higiénico- sanitarias de la materia prima y del producto final antes de su envasado.
El empleo de otras técnicas complementarias de conservación que contribuyan a prolongar la vida útil del alimento
20
2.9.2.1. Beneficios del uso de Atmósferas Modificadas
En estudio realizados por Parry (1995), se determinó algunos beneficios del uso de atmósferas modificadas (García, Cabezas & Fernández, 2006) que son:
Incremento del período de vida útil (50-400 %) gracias a que reduce la respiración y la producción de etanol; retrasa la maduración y el resblandecimiento, reduce la degradación de la clorofila, la biosíntesis de carotenoides y antocianinas y el pardeamiento enzimático, mantiene el color, alivia desórdenes fisiológicos y daños por refrigeración y preserva las vitaminas de los productos frescos.
Menor pérdida de peso y proporciona elevada calidad al producto.
Conserva la calidad nutricional reteniendo las vitaminas.
Posibilidad de distribución a grandes distancias y la mejora de la presentación al utilizarse envases plásticos donde se ve el producto claramente a través del envase transparente.
2.9.2.2. Desventajas del uso de Atmósferas Modificadas
Cisneros (2006) señala algunas de las desventajas del uso de atmósferas modificadas como son:
Desórdenes fisiológicos y maduración irregular de los frutos.
Acumulación de acetaldehído y etanol al igual que la estimulación de brotación en hortalizas pesadas.
Reducción de aromas, desarrollo de sabores y malos olores, al igual que incremento en la acidez de los tejidos CO2 + H2O --> H2CO3.
21
2.9.3. TIPOS DE ATMÓSFERA MODIFICADA
Kader, (2000) señala que se pueden crear dos tipos de atmósferas modificadas ya sea pasivamente mediante el propio producto o una atmósfera activa, como se describe a continuación.
2.9.3.1. Atmósfera creada por el Producto o Pasiva (AMP)
Si compaginan las características del producto y las de permeabilidad de la película, se puede desarrollar una atmósfera pasiva adecuada dentro de un envase sellado a través del consumo de O2 y producción de CO2 por
respiración. La permeabilidad al gas del plástico seleccionado debe permitir que el O2 entre al envase a una velocidad compensada por el consumo de
O2 por el producto. De igual manera, se debe descargar el CO2 del envase
para compensar la producción de CO2 por el producto. Además, se debe
establecer esta atmósfera rápidamente y sin crear condiciones anóxicas o niveles dañinamente altos de CO2.
2.9.3.2. Atmósfera Modificada Activa (AMA)
La atmósfera activa se puede hacer creando un ligero vacío y reemplazando la atmósfera del envase con la mezcla de gases deseada. Esta mezcla puede ser ajustada posteriormente por medio del uso de substancias absorbentes o adsorbentes colocadas en el envase para eliminar al O2, CO2
o C2H4. Su principal ventaja es que asegura el establecimiento rápido de la
22
2.9.3.3. Factores que intervienen en el envasado con Atmósferas
Modificadas
La actividad respiratoria del producto es uno de los factores con mayor importancia, ya que las frutas y hortalizas continúan respirando después de haber sido recolectadas, por esta razón los factores a tomar en cuenta aquí son: composición gaseosa (figura 8), peso, temperatura y producto (Cisneros, 2006).
a) Respiración
Según Kader (2007) la respiración es un proceso metabólico por el cual
materiales orgánicos almacenados en la fruta como los carbohidratos,
proteínas y grasas son desdoblados en liberación de energía y calor, dentro
de este proceso, se utiliza oxígeno (O2) y de esta manera se produce
dióxido de carbono (CO2).
La pérdida de las reservas de material orgánico en el producto durante la respiración significa: aceleración de la senescencia conforme las reservas que mantienen vivo al producto se agoten, reducción del valor nutritivo para el consumidor, pérdida de calidad de sabor especialmente la dulzura (Kader, 1992).
23
Figura 8 . Máximo porcentaje de O2 y CO2 que toleran las frutas. (Emond, 2006)
a) Permeabilidad a los gases del film de envasado
La tasa de penetración de gas dependerá de la naturaleza de la película que puede ser Polietileno de Baja Densidad (PBD), Polipropileno (PP), Etil Vinil Acetato (EVA), etc. Presión de O2, Presión de CO2, espesor de la película,
área de la película, gradiente de concentración, la temperatura (PO2, PCO2,
f(T)) (Cisneros, 2006).
b) Relación cantidad del producto/ superficie del film
24 c) Temperatura de almacenamiento
Es el factor que mayor influencia ejerce sobre la velocidad de respiración de la fruta. Las temperaturas altas aceleran el proceso de respiración llevando rápidamente al deterioro de la fruta. Sin embargo las temperaturas muy bajas también pueden ocasionar daño al producto, por esto es necesario determinar la temperatura adecuada para cada producto (Agronet, 2008).
2.9.4. APLICACIÓN DE ATMÓSFERAS MODIFICADAS EN FRUTAS Y
VEGETALES
Estudios realizados por Bellosos & Oliu, (2005) señalan que las atmósferas bajas en O2 y altas en CO2 pueden disminuir la velocidad de pardeamiento
de los tejidos vegetales, mejoran el color y contribuyen a los diversos procesos fisiológicos como la disminución en la intensidad respiratoria, un retraso del pico climatérico con la consiguiente producción de etileno, y una maduración más lenta.
La influencia de las atmósferas modificadas en la ciruelas Fray (Prunus Salicina) fue favorable debido a que la firmeza de la pulpa, concentración de sólidos solubles, acidez titulable y pH se mantuvieron características similares a los del inicio del estudio, la pérdida de peso se redujo de un 6% a 0.1% – 0.3%, lo que indicó que el uso de atmósferas modificadas es recomendada para mejorar la vida de mercado de las ciruelas 'Fray' hasta 45 días de almacenamiento en frío (Catín, Crisosto & Day, 2008)
En estudios realizados por Rodov (citado en Artes, 2006) se determinó que diversas composiciones de atmósfera reducen los daños fisiológicos más por el efecto del elevado CO2 que por el bajo O2, en melón “Cantaloup
charentais" empacado en atmósferas modificadas con niveles de CO2
25 comercial con mejor apariencia que el testigo en aire. En calabacín se obtuvieron resultados similares durante 16 días a 10ºC bajo 10 kPa CO2, en
pepino durante 14 días a 7ºC, se redujo los daños fisiológicos típicos como el picado, ablandamiento y la susceptibilidad a podredumbres.
En duraznos “Royal Glory” las atmósferas modificadas en concentraciones de 5 % O2 + 0 % CO2 presentaron una mayor concentración deβ-caroteno
(179,3 μg g peso fresco-1) y criptoxantina (2,5 μg g peso fresco-1), estos resultados
evidencian la necesidad de contar con una concentración moderada de O2 y
baja de CO2 para preservar la concentración de carotenoides en los
duraznos ´Royal Glory´ (Maulen et al, 2012).
La aplicación de atmósferas modificadas en fracciones de sandía mínimamente procesada es una alternativa más para la comercialización de esta fruta ya que estudios realizados por (Rojas, Vargas & Tamayo, 2008) demostraron que el contenido de sólidos solubles totales y acidez titulable total disminuyó durante la vida de anaquel de las fracciones de la sandía, mientras que el pH se mantuvo constante, al igual que se obtuvo fracciones de sandía mínimamente procesada con una vida comercial de 21 días, establecida en base a los criterios de estabilidad microbiológica y sensorial.
2.9.5 CARACTERÍSTICAS DESEABLES DE FILMS DE ATMÓSFERAS
MODIFICADAS PARA PRODUCTOS FRESCOS
Según Cisneros (2006) las características que necesitan los empaques para atmósferas modificadas son los siguientes:
Permeabilidad requerida y selectiva para los distintos gases.
Transparencia, brillo y que no sea tóxico.
Peso ligero, que tenga resistencia a la rotura y al estiramiento.
Facilidad para sellarse por calor a temperatura relativamente baja.
26
Buena resistencia térmica y buena transmisión del calor.
Rooney (citado en Chanes, Vergara, Guerreo, García & Villa, 2005) explica que una película plástica ideal debería dejar salir más CO2 que lo que
dejaría entrar de O2. La permeabilidad al CO2 debería ser cerca de 3 a 5
veces mayor que la permeabilidad al O2, dependiendo de la atmósfera
deseada. Varios polímeros utilizados en la formulación de películas llenan este criterio como se observa en la tabla 9.
El polietileno de baja densidad y el cloruro de polivinilo son las principales películas utilizadas en el envasado de frutas y hortalizas.
Tabla 9. Características de películas empleadas en Atmósferas Modificada
(Parry citado en García et al, 2006)
Película Plástica
Transmisión de
Vapor de Agua
(g/m2. 24 h)
Permeabilidad a los Gases
(cm3/m2. 24 h. atm)
O2 CO2 N2
Poliéster orientado 25-30 50-30 180-390 15-18
Poliestireno
orientado 100-125 5000 18000 800
Policloruro de vinilo
(PVC )rígido 30-40 150-350 450-1000 60-150
Policloruro de vinilo
(PVC) plastificado 15-40 500-30000 1500-46000 300-10000
Polietileno baja
densidad 18 7800 42000 2800
Polipropileno
orientado 6-7 2000 8000 400
Polipropileno orientado recubierto con PVDC
27
2.9.6. GASES EMPLEADOS EN LOS ENVASES CON ATMÓSFERAS
En la tabla 10 se indican los gases más utilizados comercialmente para el empaque de atmósferas debido a sus características.
Tabla 10. Propiedades físicas, ventajas e inconvenientes de los principales gases utilizados en el envasado en atmósferas modificadas.
(García et al, 2006)
Gases
Propiedades
Físicas Ventajas Inconvenientes
Oxígeno
Incoloro Inodoro Insípido Comburente
Soporta el metabolismo de los vegetales frescos
Inhibe anaerobios
Mantiene el color de la carne fresca
Favorece la
oxidación de la
grasa
Favorece el
crecimiento de
aerobios Dióxido de Carbono Incoloro Inodoro
Ligero sabor
acido
Soluble en agua y grasa
Bacteriostático Fungistático Insecticida
Mayor acción a baja temperatura
Produce el colapso del envase
Produce exudado Difunde
rápidamente a
través del envase
Nitrógeno Incoloro Inodoro Insípido Insoluble Inerte
Desplaza al oxígeno Inhibe aerobios
Evita la oxidación de la grasa Evita el colapso del envase
Favorece
crecimiento de
anaerobios (100%
28
3. METODOLOGÍA
3.1. MATERIA VEGETAL
La materia vegetal utilizada en el estudio fue uvilla orgánica (Physalis Peruviana) cosechada en el cantón Cotacachi, provincia de Imbabura (anexo 1), los frutos fueron obtenidos de parcelas que pertenecen a la empresa Sumak Mikuy, que forma parte de la Unión de Organizaciones Campesinas e Indígenas de Cotacachi (UNORCAC).
Una vez cosechado el fruto, fue trasladado a los laboratorios de la carrera de Ingeniería de Alimentos de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica Equinoccial, en donde se retiró el cáliz, se seleccionó de acuerdo a la apariencia, grado de madurez, tamaño y ausencia de picaduras de insectos; luego se lavó y desinfectó con 10 ppm de solución de cloro. Se dejó secar a temperatura ambiente (anexo 2).
3.2. TRATAMIENTO CON RADIACIÓN UV-C Y ATMÓSFERA
MODIFICADA
Para la radiación se utilizó cuatro lámparas UV-C (Germicidal G30T8, 30W), colocadas a 30 cm de altura de los frutos, la uvilla se colocó en bandejas de poliestireno cuadriculadas en la base. Para distribuir uniformemente la radiación tanto en la base como en el cáliz de los frutos.
29 Los frutos se dividieron en dos grupos: control y tratados. Estos últimos, a su vez se subdividieron en irradiados + atmósferas modificadas y empacados con atmósferas modificadas como se indica en la tabla 11. La dosis de radiación usada (12.5 kJ/m²) fue seleccionada de acuerdo a los resultados del estudio realizado por Guijarro (2012).
Tabla 11. Nomenclatura deTratamientos
Después de la aplicación de la radiación a los frutos, estos fueron trasladados a la cámara de flujo laminar para ser empacados; se colocó 130 g de uvilla en envases de plástico perforados (Termopack, PVC y poliestireno) con dimensiones de 11.5 cm x 11.5 cm y 5 cm de altura.
Los frutos en las bandejas fueron preenfriados antes de ser empacados en atmósferas modificadas. La temperatura del interior de la fruta se registró con una termocupla cada 15 minutos hasta que alcanzó una temperatura de 5ºC.
Luego del preenfriamiento, los frutos fueron empacados en bolsas de polietileno de baja densidad con un espesor de 30 µm (LayerLon) (figura 9). Para la aplicación de atmósfera modificada se utilizó una empacadora KOMET Vacuboy, la cual generó vacío para luego inyectar la mezcla de gases CO2 y O2. Las concentraciones de las mezclas utilizadas de gases
(linde AGA) fueron: a) 5% O2 - 5% CO2 y b) 10% O2 - 5% CO2 (figura 10).
TRATAMIENTOS NOMENCLATURA
Control (sin radiación – sin gases) Control ( 0 )
Sin UV-C + 5% O2 – 5% CO2 5% O2 - 5% CO2
Sin UV-C + 10% O2 – 5% CO2 10% O2 - 5% CO2
UV-C ( 12,5 kJ/m2)+ 5% O
2 – 5% CO2 UV-C + 5% O2 - 5% CO2
UV-C (12,5 kJ/m2 ) + 10% O
30 Luego del envasado en atmósfera modificada, se pesó todo el empaque y se midió la concentración de gas en su interior con un medidor de gases (Check point O2/CO2, PBI Dansensor). La fruta empacada se almacenó a una
temperatura de 7ºC.
Figura 9. Empaque de fruta
31 Inmediatamente después de la aplicación de cada tratamiento y cada siete días (a los 7, 14, 21, 28 y 35 días) se tomó tres empaques al azar de cada tratamiento y se realizó los siguientes análisis de calidad: pérdida de peso, índice de daño, color superficial, firmeza, pérdida de electrolitos, sólidos solubles, pH, ácidez titulable, análisis microbiológicos y análisis sensorial. La intensidad respiratoria y concentración de gases al interior de los empaques de midió pasando un día.
3.3. INTENSIDAD RESPIRATORIA Y CONCENTRACIÓN DE
GASES AL INTERIOR DE LOS EMPAQUES
Cada día de análisis se tomo aleatoriamente tres bandejas de cada tratamiento y se realizó la medición de gases y de la intensidad respiratoria para los frutos control.
Para determinar la intensidad respiratoria se utilizó un método estático, según Kader (2007), que consiste en colocar las bandejas con fruta dentro de frascos de volumen conocido, previamente desinfectados; se sellaron herméticamente con tapas modificadas con tabiques (septum) en su parte central para la toma de muestra (figura 11).
Se midió la concentración de CO2 al inicio y luego de una hora a una
temperatura de almacenamiento (7 ºC). Los resultados se expresaron como mg CO2/kg h según la ecuación 1.
32 Donde:
TR = tasa de respiración (mgCO2kg-1h-1)
P = presión (atmósferas)
M = peso molecular del CO2 (g/mol)
V = volumen del frasco (litros)
R = constante molar de los gases (atm*l/mol*k)
T = temperatura de almacenamiento (k)
m = masa de la muestra (kg)
t = tiempo de medición (1 hora)
33
3.4. ANÁLISIS FÍSICOS
3.4.1. PÉRDIDA DE PESO
Se registró los pesos de cada bandeja de uvilla antes y después de ser empacados en atmósferas modificadas (día 0) y cada siete día (día de análisis). Los resultados fueron expresados como porcentaje de la pérdida de peso con relación al peso inicial (ecuación 2).
Pérdida de peso (%) =Pi−PfPi × 100 % [2]
Donde:
𝑃𝑖 = Peso inicial
𝑃𝑓 = Peso final correspondiente a cada periodo de almacenamiento.
3.4.2. INDICE DE DAÑO ( I.D)
34
Decaimiento y Apariencia: Presencia de mohos en la fruta, de acuerdo a la siguiente escala:
1 = 0-10 % sin desarrollo
2 = 10-25% desarrollo ligero
3 = 25-50% desarrollo moderado
4 = > 50 % muy desarrollado
Para evaluar las Depresiones en la piel, manchas en la superficie y el punteado, se utilizó la escala que se indica a continuación:
1 = 0-10% sin daño
2 = 10-25% daño ligero
3 = 25-50% daño moderado
4 = >50% daño severo.
La calificación para cada síntoma de daño se calculó según la ecuación 3.
[3]
Se calculó el Índice de Daño (ID) con la ecuación 4.
Índice de Daño (ID) =# Total de síntomas de daño evaluados∑ Índice de cada síntoma [4]
Indice de cada síntoma =(nivel de daño) × (# de bandejas por cada nivel)
35
3.4.3. COLOR
El color se midió, tomando 30 frutos de uvilla de cada tratamiento, con un colorímetro (Konica Minolta CR-400) utilizando la escala CIE L*a*b*.
L*: indica la medida de luminosidad y va de 0 = negro a 100 = blanco, representa la escala acromática de grises que va de blanco a negro.
a*: coordenadas de cromaticidad, +a* es la dirección del rojo, -a* es la
dirección del verde.
b*: coordenadas de cromaticidad, +b* es la dirección del amarillo y -b* es
la dirección del azul. El centro es acromático; a medida que los valores de a* y b* aumentan y el punto se separa del centro, la saturación del
color se incrementa (Konica Minolta, 2003).
Hue: representa la tonalidad y sus valores varían entre 0 a 360º. Su fórmula para calcular se presenta en la ecuación 5 (Konica Minolta, 2003).
h = arctan (b
∗
a∗) [5]
Donde:
h = ángulo de tono
b* = valor de color que va de amarillo a azúl
a* = valor de color que va de rojo a verde
Croma: representa la saturación, va de 0 a 100 y se lo calcula con la siguiente ecuación:
36 Donde:
c* = Saturación
Figura 12. Escala CIE L*a*b*
(Konica Minolta, 2003)
3.4.4. FIRMEZA
37
Figura 13. Medición de firmeza de uvilla
3.5. ANÁLISIS QUÍMICOS
3.5.1. PÉRDIDA DE ELECTROLITOS
38 Los resultados se expresaron como porcentaje de electrolitos totales (ecuación 7). Los análisis se realizaron por triplicado.
Pérdida de electrolitos(%) = [b+c−ab−a ] x 100% [7]
Donde:
a = Conductividad inicial (solución de manitol + 2 g de fruta entera)
b = Conductividad luego de 2 horas de reposo
c = Conductividad luego de la trituración, centrifugación y filtración.
3.5.2. pH, SÓLIDOS SOLUBLES (SST), ACIDEZ TITULABLE (ATT)
Se seleccionó alrededor de 20 frutos, se trituró la muestra hasta obtener su jugo, se homogenizó y se filtró a través de una gasa estéril de algodón; obteniendo un volumen aproximado de 50 ml de jugo de cada tratamiento. En la muestra obtenida se determinó sólidos solubles totales (ºBrix), pH y acidez titulable total (meq/kg).
3.5.2.1. Medición de pH
39
3.5.2.2. Sólidos Solubles Totales
Los sólidos solubles totales se midieron por triplicado con dos medidas en cada muestra, con un refractómetro manual (B&C 0-32% °Brix).
3.5.2.3. Acidez Titulable Total
La acidez titulable se determinó en 10 ml de jugo con 100 ml de agua destilada, con 2-3 gotas de fenolftaleína (0.1%) como indicador y titulando con NaOH 0.1N. Los resultados se expresaron como meqH+/kg de muestra
(ecuación 8). La determinación se realizó por triplicado.
Acidez titulable total ( meq H+/ kg de muestra)=VNaOH x N NaOH x 100 %
V muestra [8]
Donde:
meq H+ = Miliequivalente del hidrógeno.
V NaOH = volumen gastado de hidróxido de sodio en la titulación (ml).
N NaOH = normalidad de la solución de hidróxido de sodio
Vmuestra= Volumen de muestra (ml)
3.6. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS
40
3.6.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA E INOCULACIÓN
Se colocaron 10 g de muestra en 90 ml de agua destilada estéril (dilución 10-1), se procedió a homogenizar y a partir de esta se realizó dos diluciones
sucesivas 10-2 y 10-3 en tubos de ensayo que contenían 9 ml de agua
destilada estéril. La inoculación se realizó en cajas petri con 1 ml de dilución por la técnica de vertido con agar Sabouraud (marca Acumedia) para el análisis de mohos y levaduras. Estas muestras se encubaron de 3-5 días a una temperatura de 25ºC.
Para el recuento de aeróbios mesófilos totales, se utilizó como medio de cultivo Triptona Soja Agar (TSA) y las muestras fueron incubadas a 37ºC por 48 horas. Transcurrido el tiempo de incubación se contaron las unidades formadoras de colonias (UFC). Los resultados se expresaron como Log10
UFC/g.
3.7. PRESENCIA DE SABORES EXTRAÑOS
Se trabajó con un panel de 10 personas previamente entrenado conocedoras de las características de este producto, se evaluó la presencia de sabores extraños utilizando una escala de 0 a 10, cuyo formato se indica en el anexo 3 (Anzaldúa, 1994).El análisis se realizó cada siete días y se utilizó fruta fresca para dar la valoración respectiva a cada muestra.
Donde:
0 = ausencia de sabores extraños
41
3.8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Se utilizó el diseño factorial AxB en donde se analizó el efecto que tiene el uso combinado de la radiación UV-C y la atmósfera modificada (Factor A) y el tiempo de almacenamiento (Factor B) en las variables: intensidad respiratoria, pérdida de peso, índice de daño, color superficial, firmeza, pérdida de electrolitos, pH, sólidos solubles totales, acidez titulable total, pérdida de electrolitos.
Para el análisis de sabores extraños se utilizó un diseño por bloques completamente al azar.
42
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. CURVA DE PREENFRIAMIENTO
En la figura 14 se observa que la fruta inició el proceso de preenfriamiento a 25 ºC y duró 135 minutos (2 horas y 15 minutos) para alcanzar la temperatura interna de 5 ºC. El preenfriamiento tiene por objeto reducir la temperatura interna de la fruta lo más pronto posible después de la cosecha, con el fin de reducir la velocidad de los procesos de maduración y degradación de la fruta (Kader, 2007).
43
4.2. CONCENTRACIÓN DE GASES AL INTERIOR DE LOS
EMPAQUES
En los tratamientos con combinación de gases se observó una disminución de CO2 en el 6.2% (día 0), el 3.8% (día 7) y se mantuvieron con valores
similares hasta el día 35 de almacenamiento llegando al 4.5%. Para el caso del O2, se observó un aumento en la producción para todos los tratamientos,
aunque el día 14 existió un pico de 18 % de O2 para dos tratamientos (5%
O2- 5% CO2 y UV-C + 10%O2 – 5%CO2), después lograron estabilizarse sin
sobrepasar la concentración de O2 que se encuentra en el aire (20.9%) y por
ende no se dio un efecto adverso y con el tiempo este sistema alcanzó una atmósfera modificada en equilibrio.
Figura 15. Concentración de O2 y CO2 en el interior de los empaquesdurante el
almacenamiento.
Resultados similares se obtuvieron en estudios realizados por el Centro de Investigación y Extensión del Sur Oregón (2001) en variedades de peras
2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0
0 7 14 21 28 35
Co n ce n tr ac ió n d e O 2 y CO 2 (% )
Tiempo de Almacenamiento (Días)
5% O2-5%CO2 (O2)
5%O2-5%CO2 (CO2)
10%O2-5%CO2 (O2)
10%O2-5%CO2 (CO2)
UV-C+5%O2-5%CO2 (O2)
UV-C+5%O2-5%CO2 (CO2)
UV-C+10% O2-5%CO2 (O2)
44 (Starkrlmson, Bartlett, Comice, Bosc, y AnJou) empacadas en bolsas con atmósfera controlada (AC) con 2% de O2 y menos del 1% de CO2 a
temperatura de 0ºC, los niveles de O2 aumentaron levemente y los de CO2
declinaron levemente; luego ambos gases se mantuvieron alrededor de niveles característicos de las variedades de pera.
4.3. INTENSIDAD RESPIRATORIA
En la tabla 12 se presentan los resultados de intensidad respiratoria de los frutos control y tratados durante el almacenamiento. Los frutos control presentaron cambios sin mostrar diferencias significativas durante el almacenamiento, para el día 7 muestra un aumento en su producción de CO2 de 82.54 mgCO2/kg h, para el día 14 su respiración disminuyó y se
mantuvo constante hasta el día 35.
En el caso de los frutos tratados con 5% O2 – 5% CO2 y 10% O2 – 5% CO2,
se muestran cambios en su intensidad respiratoria, llegando al día 28 y 35 con emisiones de CO2 de 91.13 y 90.50 mgCO2/kg h, mientras que los
frutos tratados con UV-C + atmósferas presentaron la menor intensidad respiratoria con valores entre 52.35 y 65.16 mgCO2/kg h en los días 28 y 35
respectivamente. Fruta tratada con radiación UV-C + 5% O2 – 5% CO2 desde
el día 7 presentó la menor intensidad respiratoria (39.26 mgCO2/kg h)
manteniéndose casi constante durante el almacenamiento, llegando al día 35 con un valor de 57.34 mgCO2/kg h.
Resultados publicados por González et al (2004), resaltan que la menor tasa de respiración se observa en los frutos tratados con radiación UV-C durante 15 minutos. Por otra parte Aguayo (2003), reporto en melón almacenado con atmósfera controlada (4% O2 + 15% CO2) que la tasa
respiratoria se estabilizó en 5.5- 7.5 mg CO2 kg-1 h-1 a0 ºC alcanzando una
45 (9,2 mg CO2 · kg-1 · h-1), estos resultados confirman que atmósferas con
reducido O2 y elevado CO2 extiende la vida útil en el melón.
Tabla 12. Intensidad respiratoria de uvilla almacenada en refrigeración
ÍNDICE RESPIRATORIO (mg CO2/kg h)
Día Control 5%O2-5%CO2 10%O2-5%CO2
UV-C +5%O2
-5%CO2
UV-C +10%O2
-5%CO2
0 58.94 ±27.30 aA 58.94 ± 27.30 aA 58.94 ± 27.30 aAB 58.94 ± 27.30 aA 58.94 ± 27.30 aA
7 82.54 ± 0.47 aA 76.84 ± 0.00 bA 38.12 ± 0.89 cB 37.88 ± 0.12 cA 39.29 ± 1.20 cA
14 57.06 ±24.20 aA 50.72 ± 21.78 aA 64.13 ± 20.78 aAB 38.19 ± 0.91 aA 63.99 ± 22.91 aA
21 59.40 ±25.03 aA 66.13 ± 22.17 aA 41.21 ± 1.33 aB 38.84 ± 0.40 aA 76.71 ± 56.63 aA
28 47.96 ± 2.70 aA 78.43 ± 0.00 aA 77.97 ± 38.30 aAB 37.42 ± 0.09 aA 52.35 ± 22.27 aA
35 48.44 ± 1.55 bA 91.13 ± 21.10 aA 90.50 ± 21.53 aA 57.34 ± 38.87 abA 65.16 ±21.28 abA
LSD= 44.01 n = 3
Letras minúsculas diferentes en el día de análisis denotan diferencias significativas entre tratamientos
Letras mayúsculas diferentes para un mismo tratamiento denotan diferencias significativas durante el almacenamiento.
4.4. PÉRDIDA DE PESO
Durante el almacenamiento refrigerado los frutos control presentaron mayor pérdida de peso llegando al día 35 con 19.37%. Los frutos tratados con UV-C+ 5% O2 - 5% CO2 tuvieron la menor pérdida de peso (1.02%) para el día
35 como se observa en la figura 16.
Los resultados denotan que el empleo del uso combinado de radiación UV-C y atmósfera modificada contribuye a reducir la pérdida de peso en los frutos. La investigación realizada por Lanchero, Velandia, Fischer, Varela, & García (2007) reporta que la uvilla almacenada en atmósfera modificada activa en concentraciones de (5% CO2 - 5% O2 y 5% CO2- 10% O2) no