Maduracion de los frutos citricos

Maduracion de los frutos citricos.

El proceso de maduración puede definirse como la secuencia de cambios físico-químicos que ocurren en el fruto y que determinan que éste llegue a tener un color, sabor y una determinada textura que lo hacen apto para su consumo.

El proceso de maduración es consecuencia de la actividad bioquímica del fruto, actividad motivada por los procesos fisiológicos del propio fruto: transpiración y respiración.

Podemos distinguir dos tipos de madurez:

  • Madurez de consumo o gustativa: el fruto alcanza sus mejores características organolépticas: coloración, consistencia de la pulpa, aroma, sabor, etc.
  • Madurez comercial o de recolección: el fruto se puede recolectar porque tiene el calibre adecuado y el índice de madurez requerido para su comercialización.

TRANSFORMACIONES QUÍMICAS DURANTE LA MADURACIÓN

Toda esta actividad metabólica origina en el fruto, por una parte, la emisión de sustancias volátiles y, por otra, la acumulación, desaparición o transformación de los diversos constituyentes del propio fruto.

Evolución de la coloración

El criterio más utilizado por los consumidores para decidir si la fruta está o no madura, es la pérdida de color verde.

A lo largo de la maduración, la materia verde (clorofila) se degrada. La desaparición de la clorofila, va asociada a la síntesis o al desenmascaramiento de los numerosos pigmentos cuyos colores oscilan, entre el amarillo y el rojo. El fruto va tomando progresivamente su color final.

Los cambios de color, se deben, a cambios de pH, debidos a la fuga de ácidos orgánicos al exterior de las vacuolas, a los procesos oxidativos responsables de la síntesis de carotenoides y a la acción de las clorofilasas.

Variación de la dureza

Durante la maduración de los frutos, se detecta pérdida de consistencia de las paredes celulares y de la lámina media. Este debilitamiento se debe, en general, a la transformación de las protopectinas insolubles en pectinas solubles, fenómeno asociado a la maduración de los frutos.

La alteración de la firmeza y la pérdida de turgencia, originan constituyentes semilíquidos que producen el ablandamiento del fruto.

Modificación del sabor

El fruto, sufre unos cambios organolépticos, principalmente de olor y sabor, debido a una variación de concentración de las siguientes sustancias:

  • Azúcares
  • Ácidos: en la maduración hay un empobrecimiento notable de los ácidos orgánicos. Esta es la causa de la disminución del sabor ácido durante la maduración.
  • Productos volátiles: están constituidos principalmente por ésteres, alcoholes, aldehídos y cetonas. Su acumulación participa en la formación del aroma específico y característico de cada especie y variedad.
  • Vitaminas: aumentan durante la maduración, particularmente la vitamina C.

La evolución de estos procesos y la determinación del momento en que el fruto alcanza el estado de madurez, constituye aspectos prácticos, de cara al establecimiento de las épocas de recolección y de las operaciones de cultivo, durante la última fase de desarrollo del fruto.

En síntesis, podemos afirmar que durante el proceso de maduración:

  • La dureza del fruto disminuye con la proximidad de la madurez fisiológica.
  • Las características organolépticas de color, olor y sabor se hacen más potentes con la madurez.
  • Conforme todos estos hechos se producen, las posibilidades de una conservación prolongada disminuyen.

Fisiologia de la respiracion de los frutos citricos

Fisiologia de la respiracion de los frutos citricos.

La respiración, es una actividad fundamental en todos los seres vivos, necesaria para producir las reacciones vitales para su desarrollo. Es un proceso metabólico necesario tanto en el producto recolectado como en el vegetal vivo.

Puede describirse, como la degradación oxidativa de productos complejos, normalmente presentes en las células como almidón, azúcares y ácidos, a moléculas más sencillas: dióxido de carbono, agua y energía que serán utilizadas en posteriores reacciones celulares.

La base bioquímica simplificada es:

Hidratos de carbono + oxígeno → dióxido de carbono + vapor de agua + energía

La respiración, puede tener lugar en presencia de oxígeno (respiración aerobia) o en ausencia de oxígeno (respiración anaerobia o fermentación). La velocidad a la que se produce la respiración de un producto, constituye un índice de la actividad metabólica de sus tejidos y una orientación de su vida comercial.

Según la pauta respiratoria, durante el proceso de maduración, pueden distinguirse dos grandes grupos de frutos: CLIMATÉRICOS y NO CLIMATÉRICOS.

El término climatérico fue definido por Kidd y West (1925) al percibirse un incremento respiratorio acentuado próximo a la maduración de las manzanas.

Frutos Climatéricos

Son aquellos en los que, previamente a la maduración o durante la misma, existe un aumento en la producción endógena de etileno, que provoca un aumento de la respiración (crisis climatérica) y conduce irreversiblemente a la maduración, aunque el fruto esté en el árbol.

La maduración de los frutos climatéricos va acompañada por una serie de cambios rápidos en su composición química:

  • aumento del aroma
  • evolución del color
  • aumento de la permeabilidad de las membranas celulares
  • hidrólisis de polisacáridos
  • la pectinesterasa pasa la propectina a pectina en las paredes celulares
  • etc.

Las aplicaciones exógenas de etileno, a los frutos climatéricos, adelantan la maduración pero no aumentan el climaterio, que en algunos frutos, se refiere más a la producción de CO2 que al consumo de O2.

En este grupo encontramos: manzana, nectarina, plátano, melón, mango, pera, ciruela, kivi, sandía, papaya, melocotón, albaricoque, aguacate, chirimoya y caqui.

Frutos No Climatéricos

Son aquellos, que no presentan crisis climatérica. Los cambios en la composición química son graduales y no van acompañados por aumentos de la respiración o por una intensa producción de etileno. La aplicación exógena de etileno, no altera su maduración, pero sí produce un aumento de la respiración.

La recolección de los frutos no climatéricos, debe realizarse en estado óptimo de consumo determinado por criterios comerciales, puesto que su maduración, no se incrementa una vez separados de la planta madre.

La determinación del momento en el que el fruto alcanza el estado de madurez es muy importante de cara al establecimiento de las épocas de recolección. De aquí, el interés de utilizar un índice, que permita el seguimiento del proceso y se define el “índice respiratorio” como el volumen de CO2, desprendido en la respiración del fruto por unidad de peso fresco y tiempo.

En este grupo encontramos: naranja, cereza, uva, mandarina, fresa, aceituna, limón y pomelo.

Desarrollo fisiologico de los frutos citricos

Desarrollo fisiologico de los frutos citricos.

El Desarrollo fisiologico de los frutos citricos, puede dividirse en tres etapas fisiológicas perfectamente diferenciadas:

  • – Crecimiento: tiempo durante el cual se realiza el desarrollo del fruto.
  • – Maduración: conjunto de cambios que experimenten los frutos, cuando alcanzan su tamaño definitivo y completan su desarrollo.
  • – Senescencia: período en el cual, ya no hay un control enzimático de los procesos metabólicos.

Una vez terminado el proceso de floración y se ha producido la fecundación y cuajado del fruto, se inicia el proceso de desarrollo del mismo, proceso que terminará cuando el citado fruto alcance la madurez o se produzca su recolección.

Durante este proceso el fruto pasa por varias fases o períodos:

  • – Multiplicación celular: se produce una intensa división celular, que permite alcanzar casi el número total de células que va a tener el fruto, pero aumentando muy poco de tamaño. La respiración en este período es muy alta, tanto en frutos climatéricos como en los no climatéricos.
  • – Engrosamiento celular: una vez terminada la fase anterior, empieza a acumularse en las células agua y sustancias hidrocarbonadas, lo que origina un aumento de volumen y peso del fruto, hasta alcanzar el calibre característico de éste o el tamaño prácticamente definitivo.
  • – Maduración: se inicia antes de acabarse el crecimiento del fruto, produciéndose una serie de transformaciones bioquímicas hasta que alcance sus características organolépticas específicas. La maduración, es un proceso que requiere energía y en aquellas estructuras deficitarias en ella, no se produce.
  • – Senescencia: es la fase, en la que los procesos bioquímicos anabólicos dan paso a los catabólicos, conduciendo al envejecimiento y, finalmente, a la muerte de los tejidos que forman los frutos y hortalizas.

FACTORES QUE CONDICIONAN EL CRECIMIENTO DEL FRUTO

El crecimiento alcanzado por un fruto, es función del número de células producido, en el período de división celular y del volumen alcanzado por éstas, durante los períodos de crecimiento y maduración. Este crecimiento, está íntimamente ligado a las condiciones nutricionales, la disponibilidad de agua y las reservas acumuladas en el fruto, ya que durante este período, los frutos almacenan materias orgánicas y de reserva energética.

Compuestos tan simples como el CO2 y el agua se transforman mediante la fotosíntesis en otros complejos, como fructosas y vitamina C. Las sales minerales absorbidas por las raíces y los compuestos orgánicos producto de la fotosíntesis, dan lugar a proteínas, ácidos y aceites.

Una vez recolectada la fruta, esta continua viva, pero comienza su período destructivo que dependerá del tiempo que tarden en oxidarse sus reservas.

El agua es el componente fundamental de los frutos. Además es el vehículo de suministro de elementos minerales y orgánicos. Por ello, es necesaria la disponibilidad de agua en el suelo durante el período de crecimiento y maduración de los frutos. Si no son satisfechas estas necesidades, se puede provocar la reducción del tamaño y, en casos extremos, la deshidratación y arrugado de los frutos.

De los elementos minerales, el componente más importante para el crecimiento del fruto es el nitrógeno, mientras que el potasio influye sobre la calidad. La acción de todos los elementos en equilibrio contribuye a obtener una buena producción y calidad.

La acumulación de sustancias hidrocarbonadas desde las hojas al fruto es un factor importante en el crecimiento de los mismos. Esta alimentación depende de la superficie foliar disponible y de la intensidad de la fotosíntesis.

De los factores climáticos, el condicionante más importante es la temperatura. Unas temperaturas medias altas, sin contrastes muy marcados, favorecen el crecimiento rápido de los frutos.

PROCESOS FISIOLÓGICOS DEL FRUTO

Transpiración

Proceso por el cual el fruto pierde agua. Elimina por las lenticelas, el exceso absorbido por el sistema radicular, quedándose con la necesaria para la formación de tejidos y para la fotosíntesis. Cuando el fruto está en una cámara también va perdiendo agua. Esta es la causa por la cual, después de un período de conservación los frutos salen arrugados y deshidratados.

Fotosíntesis

El fruto mientras contiene clorofila (antes del cambio de color) puede sintetizar hidratos de carbono a partir de aire y agua.

CO2 + H2O + E. Solar → C6 H12 O2 + O2

Anhídrido carbónico + agua + luz solar → azúcares + oxígeno

Respiración

Función mediante la cual, los tejidos queman los hidratos de carbono, obtenidos mediante la fotosíntesis para obtener la energía que precisan, para todos los procesos de crecimiento, multiplicación, etc.

La respiración debe consumir sólo una parte de los hidratos de carbono permitiendo el almacenamiento del resto en forma de reservas.

O2 + C6 H12 O6 → CO2 + H2O + 673 kcal

En la respiración se utiliza el oxígeno para liberar la energía vital que se encuentra almacenada en las células.

Fermentación

Se da en la fase de envejecimiento del fruto o cuando el fruto está en una atmósfera baja en oxígeno. Se origina el desprendimiento de anhídrido carbónico y se produce en el interior etanol y acetaldehído entre otros compuestos.

Composicion quimica de los frutos citricos

Composicion quimica de los frutos citricos.

COMPONENTES MINERALES

Agua

Es el componente principal de todos los cítricos. El porcentaje medio de agua en los cítricos oscila entre el 80-90% variando según el estado de desarrollo, madurez y según las variedades.

Sales minerales

Se encuentran en los cítricos en pequeñas cantidades y las más importantes son las potásicas y cálcicas.

COMPONENTES ORGÁNICOS

Hidratos de carbono

Tienen una influencia fundamental en la calidad gustativa de los frutos. Son el origen de los azúcares, que son el material de reserva del fruto y su fuente de energía.

La cantidad de azúcares oscila entre el 1-18% dependiendo de la especie y del estado de madurez del fruto. Los azúcares más importantes en los frutos cítricos son: glucosa y fructosa.

Ácidos orgánicos

Contribuyen conjuntamente con los azúcares, a desarrollar la calidad gustativa y nutricional de un fruto. Desempeñan un papel importante en la vida de los frutos, siendo un factor de resistencia contra los hongos. Los ácidos más representativos en los cítricos son: ascórbico, cítrico y metálico.

Lípidos

Desempeñan un papel importante, en el control de la transpiración y en la protección contra el ataque de parásitos. Se concentran en las semillas y en la cutícula, que es una fina capa que cubre la epidermis del fruto. Los lípidos más conocidos son ceras y cutinas.

Proteínas

El contenido en proteínas de un fruto es bajo. Son importantes como componentes de las estructuras celulares y como constituyentes de enzimas implicados en el metabolismo del fruto.

Pigmentos

Son los elementos que producen la coloración de los frutos. El color constituye uno de los factores más atrayentes de los frutos y es debido a la clorofila y carotenoides. La clorofila nos da el color verde y los carotenoides las coloraciones roja y amarilla.

Vitaminas

Son elementos fundamentales para la dieta humana. Las vitaminas más importantes son la A y la C y en menor proporción las del grupo B. El contenido en vitaminas aumenta con el grado de maduración de la fruta.

Los frutos citricos y su fisiologia

Los frutos citricos y su fisiologia. El fruto de los cítricos es, botánicamente, un hesperidio con una corteza exterior flexible y dividida interiormente en segmentos (gajos). El tamaño del fruto es variable, dependiendo de los factores climáticos, edáficos y culturales, incluso dentro de la misma variedad.

Las formas de los frutos cítricos pueden ser: globosa, achatada, ovoide, piriforme, etc. El número de segmentos es variable y puede conocerse desprendiendo suavemente la “roseta” del pedúnculo y contando los pequeños apéndices situados en el círculo que deja ésta.

El fruto al cortarse de forma transversal nos permite distinguir:

  • – La corteza, compuesta por el flavedo (parte más externa y coloreada) y el albedo (parte más interna y de color blanco).
  • – Los segmentos, que contienen vesículas de zumo y las semillas, en el caso de que las haya. Los segmentos están separados unos de otros por las membranas celulares.
  • – Corazón o eje central.

 “ … La correcta manipulación poscosecha de las frutas y hortalizas precisa tener en cuenta que se están tratando de estructuras vivas. Las frutas y hortalizas no se encuentran vivas sólo cuando están unidas a la planta de procedencia; tras la recolección, continúan estándolo y siguen desarrollando los procesos metabólicos y manteniendo los sistemas fisiológicos, que operaban mientras se hallaban uni-das…”.

La vida de un fruto la podemos dividir en 3 etapas fisiológicas fundamentales: el crecimiento, la maduración y la senescencia (o envejecimiento)

  • El crecimiento comprende el aumento del número de células y el posterior alargamiento celular, ambas responsables del tamaño final alcanzado por el fruto.
  • La maduración suele iniciarse antes de que termine la fase de crecimiento e incluye diferentes actividades metabólicas.
  • A la senescencia podemos definirla como una fase en la que los procesos anabólicos (sintéticos) dan paso a los catabólicos (degradativos) conduciendo al envejecimiento y, finalmente, a la muer-te del tejido.

La maduración organoléptica es el proceso por el que los frutos adquieren las características organolépti-cas (color, aroma, sabor, textura, etc.) que los definen como comestibles, proceso que, generalmente comienza durante las etapas finales de la maduración fisiológica (que en general coincide con el momento en que las semillas comienzan a ser viables y los frutos pueden proseguir con la maduración organolépti-ca aún separados de la planta madre) y constituye el comienzo de la senescencia. Durante dicho proceso tienen lugar una serie de cambios físicos, bioquímicos y fisiológicos determinantes de la calidad y vida postcosecha del fruto. Entre los más importantes podemos citar: cambio del color, cambios en la composi-ción de proteínas, carbohidratos y en la producción de aromas; cambios en los ácidos orgánicos y en los polifenoles. Una consideración especial merecen los cambios relacionados a la actividad respiratoria y producción de etileno que consideraremos a continuación, y que permiten distinguir entre frutos climatéri-cos y no climatéricos.

Índice de madurez
El índice de madurez o también llamado ratio es la relación entre el contenido de sólidos solubles y el porcentaje de acidez expresada como ácido cítrico anhidro. Los sólidos solubles se lo determinan por refractometría y es también denominado ºBrix corregidos.
El ratio determinado de esta forma da una idea del estado de madurez que tiene la fruta y depende de cada variedad. Para la naranja valencia cuando el mismo alcanza un ratio de 8, se comienza a comercia-lizar, siendo el óptimo entre 10 – 11. El pomelo tiene un ratio entre 6,5 – 7.0; las mandarinas son las va-riedades que mayor ratio tienen, llegando alcanzar ratios mayores de 20, mientras que los limones, son los de menor ratios, y los valores típicos están comprendidos entre 1.40 – 1.60.

Fisiología del Etileno.
La producción de etileno y la respiración de un fruto son dos variables fisiológicas de su actividad metabó-lica. En ciertos frutos, estas variables presentan valores muy bajos cuando se encuentran inmaduros o en estado verde, pero a medida que maduran, se elevan bruscamente hasta alcanzar un máximo. Este pico se llama máximo climatérico y los frutos que presentan este comportamiento se denominan frutos climatéricos (ej. duraznos, tomates, manzanas, bananas, etc.). Otros frutos, por el contrario, no presentan esta pauta respiratoria, siendo denominados no climatéricos (ej. naranjas, limón, pimiento, etc.). Todos los frutos producen pequeñas cantidades de etileno a lo largo de su desarrollo, sin embargo, durante la maduración organoléptica los frutos climatéricos lo producen en cantidades mucho más elevadas que los no climatéricos. De esta manera, las concentraciones de etileno varían ampliamente en los frutos climatéri-cos, pero no en los frutos no climatéricos en los que apenas se diferencian las tasas reinantes durante el desarrollo y las alcanzadas a lo largo de la maduración organoléptica. La exposición a concentraciones de etileno tan bajas como 0,1-1,0 partes por millón, durante un día, son suficientes para acelerar la plena maduración de los frutos climatéricos; en los no climatéricos el etileno en cambio acelera la actividad res-piratoria, siendo tanto más importante cuanto mayor sea la concentración en la atmósfera; también puede tener acción sobre otros procesos como la destrucción de la clorofila (color verde). Numerosos estudios, han permitido que en la actualidad se conozca bastante bien la síntesis natural del etileno a partir de un aminoácido: la metionina. En estos estudios han sido de vital importancia el descu-brimiento de inhibidores de la síntesis de etileno, algunos de los cuales comienzan a ser utilizados en la agricultura. Mientras que otros compuestos inhiben la acción del etileno, este sería el caso del dióxido de carbono a cuyos efectos benéficos se les saca provecho mediante el uso de tecnología con atmósferas controladas. Otro agente lo constituye el ión Plata (Ag+), aplicado bajo la forma de complejo con el ión tiosulfato, penetra rápidamente en los tejidos y retarda e inhibe los procesos de senescencia, esta técnica es muy usada para prolongar el período de conservación de flores cortadas, pero no se puede usar en alimentos dada la toxicidad de la plata.
En resumen, existen dos tipos de frutos denominados climatéricos y no climatéricos, los primeros incre-mentan su ritmo respiratorio y la producción de etileno después de la cosecha, mientras que en los no climatéricos el ritmo respiratorio va disminuyendo hacia la senescencia que parece ser el patrón que le corresponde a los cítricos

Factores que afectan la producción de etileno.
Los niveles de producción de etileno en cada fruto varían considerablemente en función de varios facto-res, que pasamos a detallar brevemente a continuación:

  1. Especie y Cultivar, tal como se ha comentado la producción de etileno es distinta según se trate de frutos climatéricos (manzana) o no climatéricos (cítricos). Además, dentro de una especie se pueden encontrar diferencias importantes entre los cultivares;
  2. Temperatura, como es conocido, el aumento de la temperatura acelera las reacciones metabólicas, sin embargo, temperaturas superiores a 30 °C dan lugar a una disminución importante de la producción de etileno debido a la desnaturalización de las enzimas involucradas en la síntesis;
  3. Nivel de CO2, este gas se destaca por ser un inhibidor competitivo de la acción del etileno, y también actúa sobre la biosíntesis;
  4. Nivel de O2, bajas tensiones de O2 reducen la producción de etileno;
  5. Etileno ambiental, la exposición de los frutos al etileno ambiental estimula mayor producción de etileno, es el efecto autoestimulador (autocatalítico) que existe notablemente en frutos climatéri-cos. Por otra parte, algunos compuestos poseen una acción similar a la del etileno aunque su efectividad es menos que la de este, entre los más importantes figuran el propileno y el acetileno
  6. Situaciones de estrés, los golpes, cortes, agresiones químicas, bajas temperaturas (en especies sensibles), estrés hídrico, etc. inducen la biosíntesis del etileno. Por otra parte, el desarrollo de hongos y bacterias, a causa de heridas, son fuentes de etileno.
  7. Cambios químicos y físicos durante la maduración y/o senescencia

En general los procesos metabólicos relacionados con el proceso de maduración involucran cambios de-gradativos y de biosíntesis según lo siguiente:

DEGRADATIVOS:

  • Actividad de enzimas hidrolíticas
  • Destrucción de cioroplastos
  • Degradación de clorofila
  • Hidrólisis de almidón
  • Oxidación de sustancias o sustratos
  • Inactivación de compuestos fenológicos
  • Solubilización de pecticinas
  • Ablandamiento de la pared celular
  • Cambios en permeabilidad de membranas

BIOSINTESIS

Mantenimiento de la estructura mitocondrial

  • Formación de carotenoides
  • Interconversión de azúcares
  • Aumento en la actividad del ciclo de los ácidos tricarboxílicos
  • umento en la generación de ATP
  • Formación ciclo de etileno
  • Síntesis de aromas

MÉTODOS DE CONTROL DE LA MADURACIÓN Y SENESCENCIA
En forma general el control de la maduración y senescencia de los frutos puede ser conseguido por dos grandes técnicas:

  • Manejo de la temperatura
  • Modificación de la atmósfera

“ Los frutos climatéricos son aquellos que tienen una vida post cosecha muy corta, pues rápidamente se ablandan y son menos resistentes a los golpes, como el agua-cate y la papaya. Mientras que los frutos no climatéricos son los que tienen una vi-da más larga, ya que las magulladuras les afectan menos, como la naranja ”.