RESPIRACIÓN: Implicancias tecnológicas

Respiración (mg CO2/kg.h) Vida media a 5 °°°°C

5 °°°°C 25 °°°°C (semanas) _________________________________________________________ Arvejas 50 475 1 Espárragos 45 260 2-3 Palta 10 400 2-4 Nabo 6 17 16-20 Manzanas 3 30 12-32 _______________________________________________________________

Tasa de respiración vs. tiempo de almacenamiento

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200

Respiración (mg CO2/kg.h)

Tiempo de almacenamiento

(meses)

Tiempo de vida media (período de comercialización)

Tasa de respiración

papa

tomate

lechuga repollitos espinaca

Atmósferas controladas

Refrigeración

Tratamiento con etileno

Cociente de respiración (CR) Oxidación completa del ácido málico:

C4H6O5 + 3 O2 → 4 CO2 + 3 H2O Para glucosa:

nO2 = nCO2

Definición:

VCO2 (ml) CR =

VO2 (ml)

Ejs. Glucosa Õ CR = 1,0 Malato Õ CR = 1,3 Ácido esteárico Õ CR = 0,7 m Atmósferas controladas [O2] min. crítica m Tratamiento con etileno Etileno endógeno → puede influenciar el tiempo de almacenamiento Etileno exógeno:

frutas climatéricas → antes del climaterio

frutas no climatéricas → en cualquier momento

O2 CO2

m Efecto de la temperatura Tasa de respiración α temperatura ( 5 °C<T<30°C)

Valor Q10

(Tasa de respiración)T (Q10)T =

(Tasa de respiración)-10 °C

En general: 1< Q10<7

frutas climatéricas → T ↓ → retarda y disminuye el climaterio

Tópt. → depende de la especie/variedad

Control de la humedad

arvejas

palta

espárrago

banana

porotos

tomate lechuga pomelo

CAMBIOS DE COLOR 4 Color → atributo determinante de la calidad 4 En general → pérdida del color verde (degradación de

clorofilas) 4 Carotenoides → Síntesis (tomate) y/o revelación (banana)

simultáneas 4 Degradación de clorofila y síntesis de carotenoides

coordinadas e independientes (tomate green-flesh) 4 Antocianinas → presentes en algunas frutas y hortalizas \ CLOROFILAS

� Pigmentos verdes � Intervienen en la fotosíntesis � Presentes en membranas de cloroplastos � Asociadas a fosfolípidos y proteínas � Plantas superiores → clorofilas a y b (3:1)

Clorofila a Clorofila b

fitol fitol

Estabilidad química de las clorofilas: aspectos tecnológicos

� Degradación enzimática � Acción de ácidos y calor � Oxidación

Problema tecnológico: mantener el color verde de hortalizas en conserva

r Adición de NaHCO3 (pH=8,0) → modifica textura, flavor indeseable, altera

valor nutricional, disminuye eficacia de la esterilización r Uso de sales de Cu2+ → toxicidad r Uso de colorantes (tartrazina + verde S) → toxicidad r Uso de clorofilina de cobre sódica→ adecuado

\ CAROTENOIDES

� Pigmentos amarillos - naranjas � Son terpenoides (derivados de los terpenos -compuestos de

unidades de isopreno con algunas alteraciones o reordenamientos-)

C — C =C — C (con o sin doble enlace)

| C

Feofórbido

Feofitina Clorofila Clorofilina H

+ ( ∆ )

- Mg 2+

clorofilasa

- fitol

(MeOH)

- fitol

saponificación H+

- Mg 2+

Clorinas

Purpurinas

O2 O2

O2

� Únicos tetraterpenoides conocidos (4 unidades de isopreno ⇒ 40 C)

� Presentes en cromoplastos Carotenos (hidrocarburos) Carotenoides Xantofilas (contienen O)

Xantofilas → carotenos hidroxilados (mono, di)

→ epóxidos

� Solubles en solventes no polares � Altamente estables en la planta

Distribución en plantas ♦ Vegetales de hojas verdes: predomina β-caroteno (200-700

µg/g peso seco) y luteína, violaxantina y neoxantina. ♦ Frutas: mayor variedad

♣ papaya, mango (β-caroteno, criptoxantina, anteraxantina) ♣ tomate (licopeno) ♣ jugo de naranja (criptoxantina, luteína, anteraxantina, violaxantina) ♣ piminento rojo (capsantina) ♣ zanahoria (β-caroteno, α-caroteno)

� Carotenoides naturales o sintéticos: usados como colorantes

Licopeno

β-caroteno

β-ionona

� Papel fisiológico en humanos no elucidado ♦β-caroteno puede tener acción antioxidante cooperativa

con las vitaminas C y E ♦ Algunos carotenoides poseen actividad provitamina A

(deben poseer el anillo β-inona)

Formación de retinol (vitamina A) a partir de carotenoides precursores

\ ANTOCIANINAS

� Pigmentos rosados, rojos, violetas, púrpura y azules � Se encuentran glicosilados (antocianidinas: agliconas) ANTOCIANIDINA + AZÚCAR → ANTOCIANINA (aglicona) (glicósido) � Son flavonoides

� Seis antocianidinas principales. Pueden presentar diferentes patrones de glicosilación ⇒ numerosas antocianinas

� Presentan azúcar (glucosa, galactosa, ramnosa, arabinosa, disacáridos raros) en posición 3, Glu en 5 (en general)

� Pueden estar aciladas � Una o más moléculas de ácidos p-cumárico, ferúlico,

cafeico, malónico, etc. esterificadas a los residuos glicosídicos

Distribución en plantas Cianidina → ampliamente distribuída ♣ Uva: todas presentes, excepto pelargonidina. Presentan

patrones de glicosilación y acetilación muy diversos

Núcleo flavano

Efecto del pH

Cambios estructurales de la antocianina malvidina-3-glucósido con el pH

Distribución de estructuras de antocianinas en función del pH

CAMBIOS DE FLAVOR

� Azúcares y ácidos orgánicos → de la fotosíntesis (frutas verdes), ácidos ↓, azúcares ↑

Frutas que acumulan carbohidratos antes de la maduración ♣ banana → almidón ♣ tomate → azúcares

Frutas que dependen de la planta para asimilar substratos durante la maduración

♣ frutilla ♣ uva

� Compuestos fenólicos (adstringencia). Niveles bajos en frutas. Substratos de la PFO (polifenoloxidasa, polifenolasa o fenolasa) → importancia tecnológica

Pardeamiento enzimático

� Substratos fenólicos comunes: ácido clorogénico, catequinas, antocianinas y flavonoides

FLAVOR

Azúcares

Ácidos orgánicos

Compuestos fenólicos

Substancias volátiles

* *

* diferentes clases de PFO

Procesos para evitar el pardeamiento:

♦ Tratamiento térmico ♦ Agentes reductores (SO2, KHSO3) ♦ pH ácido ♦ Secuestradores de Cu II (ácidos cítrico y ascórbico)

� Compuestos volátiles → específicos para cada

especie/variedad. Presentes en ppm. Perfil complejo (manzana:230, naranja: 330 compuestos identificados). Biosíntesis en fruta intacta o cuando el tejido es macerado.

Estructuras de algunos componentes típicos de aroma de frutas

CAMBIOS DE TEXTURA Textura → principal atributo de calidad

� Pérdida de turgencia → no fisiológico. Importante cuando la UR es baja

� Degradación de almidón → banana � Cambios de la pared celular

BioquímicaBioquímicaBioquímicaBioquímica Componentes de la pared celular Pectinas

� pérdida de azúcares neutros (galactosa, arabinosa) � aumento de solubilidad de poliurónidos (despolimerización) � modificación del grado de esterificación (depende de la

especie)

Hemicelulosas � despolimerización y "turn-over"

Celulosa y proteínas estructurales � cambios poco evidentes (menos estudiados)

TEXTURA

Cambios estructurales de la pared celular

Degradación de almidón

Pérdida de turgencia

Enzimas Poligalacturonasa (PG): Agal (α 1→4) Agal (endo o exo)

Pectinametilestearasa (PME): Retira grupos metil del C-6 del Agal

Celulasa: Glu (β 1→ 4) Glu β-Galactosidasa: Substratos artificiales. Algunas no degradan galactanos nativos. Otras degradan polímeros de galactosa (β-Galactanasas) Desarrollo Maduración

PME.............................................................↑,↓, cte.............. β-Galactosidasa............................................↑..................... Celulasa.......................↑.. PG..................↑................

Principales componentes de frutas y sus implicancias tecnológicas

AZÚCARES

Fructosa Glucosa sacarosa

Dulzor. Valor calórico. Aumentan con la maduración. Con aminoácidos dan polímeros pardos (reacción de Maillard).

ÁCIDOS

Málico Cítrico

Acidez. Bajan con la maduración.

COMPUESTOS FENÓLICOS

Ácido cafeico

Taninos

Adstringencia. Bajan con la maduración. Dan pardeamiento enzimático (fenolasas).

POLISACÁRIDOS

Almidón Pectinas

Dan consistencia firme a las frutas Se hidrolizan con la maduración.

AMINOÁCIDOS

Varios

Reaccionan con los azúcares.

PIGMENTOS

Clorofila

Carotenoides

Antocianinas

En frutas verdes. Se degrada con la maduración. En frutas amarillas o rojiizas. Se degradan por oxidación (productos deshidratados). En frutas rojo-azuladas. Inestables. Pardean por oxidación y polimerización (pulpas, mermeladas, jugos)

VITAMINAS

Ácido

Ascórbico

Provitaminas A

Bajan con la madurez Se oxida o disuelve en diferentes procesos. Idem carotenoides

AROMAS

Diversas

estructuras

Aumentan con la madurez. Se pierden durante la concentración de jugos y se alteran por tratamientos térmicos.

BIBLIOGRAFÍA TEXTOS GENERALES

Química de los alimentos. Yúfera E. P., Ed. Síntesis, Madrid, 1998.

Food. The chemistry of its components. Coultate T.P., 3rd. ed. RSC,

Cambridge, 1996.

Food Chemistry. Fennema O.R., Ed. 2nd. ed. Marcell Dekker, New York,

1985.

TEXTOS ESPECÍFICOS

Biochemistry of fruit ripening. Seymour G.B., Taylor J.E. & Tucker,

G.A., eds. Chapman and Hall, London, 1996.

Postharvest. An introduction to the physiology and handling of fruit and

vegetables. Wills R.B.H., McGlasson W.B., Graham D., Lee T.H. & Hall

E.G. Van Nostrand Reinhold, New York, 1982.

ARTÍCULOS

Fruit ripening. Brady C.J. Annual Reviews of Plant Physiology, 38:155-

178, 1987.

Cell wall disassembly and fruit softening. Seymour G.B. & Gross K.C.

Postharvest News and Information, 7:45N-52N, 1996.

Postharvest changes in fruit cell wall. John M.A. & Dey P.M. Advances

in food research, 30:139-193, 1986.

Estructuras de algunos carotenoides con actividad de vitamina A

Estructuras de algunos carotenoides encontrados en frutas y hortalizas

Estructuras de algunos carotenoides encontrados en frutas y

hortalizas (cont.)

Carotenoides típicos del maíz

Carotenoides típicos del pimiento