RESPIRACIÓN: Implicancias tecnológicas

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1 RESPIRACIÓN: Implicancias tecnológicas Respiración (mg CO 2 /kg.h) Vida media a 5 C 5 C 25 C (semanas) Arvejas Espárragos Palta Nabo Manzanas Tasa de respiración vs. tiempo de almacenamiento Tiempo de almacenamiento (meses) papa tomate lechuga repollitos espinaca Respiración (mg CO 2 /kg.h) Tiempo de vida media (período de comercialización) Tasa de respiración Atmósferas controladas Tratamiento con etileno Refrigeración

2 Cociente de respiración (CR) Oxidación completa del ácido málico: C 4 H 6 O O 2 4 CO H 2 O Para glucosa: no 2 = nco 2 Definición: CR = VCO 2 (ml) VO 2 (ml) Ejs. Glucosa Õ CR = 1,0 Malato Õ CR = 1,3 Ácido esteárico Õ CR = 0,7 m Atmósferas controladas CO 2 O 2 [O 2 ] 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

3 m Efecto de la temperatura Tasa de respiración α temperatura ( 5 C<T<30 C) palta arvejas espárrago porotos banana tomate lechuga pomelo Valor Q 10 (Q 10 ) T = (Tasa de respiración) T (Tasa de respiración) -10 C En general: 1< Q 10 <7 frutas climatéricas T retarda y disminuye el climaterio T ópt. depende de la especie/variedad Control de la humedad

4 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

5 Estabilidad química de las clorofilas: aspectos tecnológicos Degradación enzimática Acción de ácidos y calor Oxidación H + ( ) clorofilasa Feofitina Clorofila Clorofilina - Mg 2+ - fitol (MeOH) saponificación Feofórbido H + - fitol - Mg 2+ O 2 O 2 O 2 Clorinas Purpurinas Problema tecnológico: mantener el color verde de hortalizas en conserva r Adición de NaHCO 3 (ph=8,0) modifica textura, flavor indeseable, altera valor nutricional, disminuye eficacia de la esterilización r Uso de sales de Cu 2+ 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

6 Únicos tetraterpenoides conocidos (4 unidades de isopreno 40 C) Presentes en cromoplastos Carotenoides Carotenos (hidrocarburos) Xantofilas (contienen O) Licopeno β-ionona β-caroteno 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 ( 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

7 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

8 Núcleo flavano 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

9 Efecto del ph Cambios estructurales de la antocianina malvidina-3-glucósido con el ph Distribución de estructuras de antocianinas en función del ph

10 CAMBIOS DE FLAVOR Ácidos orgánicos Compuestos fenólicos Azúcares Substancias volátiles 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 * * * diferentes clases de PFO Substratos fenólicos comunes: ácido clorogénico, catequinas, antocianinas y flavonoides

11 Procesos para evitar el pardeamiento: Tratamiento térmico Agentes reductores (SO 2, KHSO 3 ) 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

12 CAMBIOS DE TEXTURA Textura principal atributo de calidad Cambios estructurales de la pared celular Pérdida de turgencia Degradación de almidón TEXTURA Pérdida de turgencia no fisiológico. Importante cuando la UR es baja Degradación de almidón banana Cambios de la pared celular Bioquímica 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)

13 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......

14 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 VITAMINAS Clorofila Carotenoides Antocianinas Ácido Ascórbico Provitaminas A 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) 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.

15 BIBLIOGRAFÍA TEXTOS GENERALES Química de los alimentos. Yúfera E. P., Ed. Síntesis, Madrid, Food. The chemistry of its components. Coultate T.P., 3rd. ed. RSC, Cambridge, Food Chemistry. Fennema O.R., Ed. 2nd. ed. Marcell Dekker, New York, TEXTOS ESPECÍFICOS Biochemistry of fruit ripening. Seymour G.B., Taylor J.E. & Tucker, G.A., eds. Chapman and Hall, London, 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, ARTÍCULOS Fruit ripening. Brady C.J. Annual Reviews of Plant Physiology, 38: , Cell wall disassembly and fruit softening. Seymour G.B. & Gross K.C. Postharvest News and Information, 7:45N-52N, Postharvest changes in fruit cell wall. John M.A. & Dey P.M. Advances in food research, 30: , 1986.

16 Estructuras de algunos carotenoides con actividad de vitamina A

17 Estructuras de algunos carotenoides encontrados en frutas y hortalizas

18 Estructuras de algunos carotenoides encontrados en frutas y hortalizas (cont.)

19 Carotenoides típicos del maíz Carotenoides típicos del pimiento