RELACIÓN ENTRE LA INTENSIDAD

RESPIRATORIA Y LAS PROPIEDADES

FISICOQUÍMICAS DEL PLÁTANO Y EL

TOMATE

J. García/ A. Maldonado Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile

En la actualidad la industria de la agricultura realiza diversos análisis a sus productos, en los análisis en los

cuales se enfoca este paper es en los que tienen que ver con la conservación de la fruta a partir del momento

en que son cosechados. La finalidad principal de este trabajo es brindar información que sea de utilidad para

determinar nuevas formas de conservar el tomate y el plátano de una manera más eficiente, es decir,

simplifica futuras investigaciones que tienen como objetivo mejorar la conservación, brindando una base con

información con la cual comenzar. Se analizaron ambos frutos con diferentes estados de madurez (definidos

cualitativamente) , y a cada estado se le realizaron mediciones de sus propiedades: Intensidad respiratoria

[mL CO2/kg fruta*h], Color (modelo CIELAB), Firmeza[N], Dulzor [°brix] y Acidez[pH]. Luego se relacionaron

las 4 últimas con la intensidad respiratoria con el fin de obtener relaciones matemáticas que determinen cómo

la respiración del tomate y el plátano, desde que este es cosechado, va afectando sus propiedades

fisicoquímicas.

Palabras Claves: Estados de madurez, respiración de la fruta, modelo CIELAB, Firmeza, Dulzor,

Acidez

1. INTRODUCCION La investigación presente hace un análisis de

diversas propiedades en el plátano y el

tomate a medida que estos van madurando.

Dichos frutos son de recurrente consumo en

Chile y contribuir en su caracterización es de

gran utilidad para la industria, ya que todos

los procesos a estudiar influyen en los

cambios que se efectúan durante el

almacenamiento, transporte y

comercialización de las frutas.

La fruta al ser cosechada, ya no cuenta con

su fuente natural de nutrientes, pero sus

tejidos siguen activos respirando. Al respirar

la fruta consume oxígeno y sufre

modificaciones en sus componentes y

produce dióxido de carbono. El consumo de

oxígeno y producción de dióxido de carbono

puede ser medido y así se representa el nivel

de respiración de la fruta.

El objetivo de este trabajo es relacionar la

intensidad respiratoria con el color, la

firmeza, el dulzor y la acidez, todo esto para

los diferentes estados de madurez del

tomate y el plátano.

Las frutas analizadas son ambas climatéricas,

que significa que ambas alcanzan un máximo

nivel de respiración, y luego comienzan la

etapa de senescencia en donde la intensidad

respiratoria comienza a descender, esto a

medida que la fruta alcanza estados más

avanzados de madurez. Para el plátano se

espera que su color vaya variando de verde a

amarillo y luego pardeándose a medida que

madura. Para el tomate se espera que su

color varíe de verde a rojo a medida que

madura. Para ambos se espera que su

firmeza disminuya, su dulzor aumente y su

pH aumente a medida que estos maduran.

Sin embargo en el transcurso de la

investigación dichas predicciones no se

cumplían en su totalidad.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Determinación estados de madurez

Se realizaron cinco lotes de mediciones para

cada fruta. Cada lote posee

aproximadamente 1[kg] de fruta en cada

estado. Para el caso del plátano se trabaja

con 4 estados de madurez: Verde,

Semiverde, Maduro y Sobremaduro.

Para el caso del tomate se harán mediciones

a 6 estados de madurez: Verde, Semiverde,

Pintón, Semimaduro, Maduro y

Sobremaduro.

La elección para cada estado de madurez se

hace cualitavamente por observación del

color de la fruta escogida. Una vez

determinados los estados de madurez se

realizan primero las pruebas no destructivas:

determinar la masa, determinar el color, la

intensidad respiratoria. E Luego se realizan

las pruebas destructivas: Firmeza, sólidos

solubles y pH. Por disponibilidad de equipos

los sólidos solubles y pH no se midieron en

todos los lotes (sólidos solubles 3 lotes y pH

1 lote).

2.2 Medición de la masa

Para cada lote se pesaron las muestras para

los diferentes estados de madurez, esto se

realizó mediante el uso de una balanza con

una resolución de 0,001[g].

2.3 Medición del color

Para la medición del color se utiliza el

Colorímetro Minolta, la lectura de éste se

realizó mediante el modelo CIELAB, que se

utiliza para describir todos los colores que

percibe el ojo humano. En este modelo se

definen 3 parámetros para determinar el

color:

Luminosidad (L): Entrega valores entre

0-100, siendo cero color negro y 100 el

color blanco.

Componente a*: Entrega valores para

colores que se encuentran entre verde(-

128) y rojo(+127).

Componente b*: Entrega valores para

colores que se encuentran entre azul (-

128) y amarillo(+127).

Angulo de Hue: Permite determinar si el

color va desde magenta a amarillo, de

amarillo a verde, de verde a azul y de

azul a magenta. (0° -Magenta, 90°-

Amarillo, 180°-Verde, 360°-Magenta).

Ilustración 1: Modelo CIELAB

Para cada lote se realizan 8 mediciones por

estado, cada estado posee 4 frutos a los

cuales se les hace 2 mediciones, por lados

opuestos de esta. Cada medición entrega los

valores de L, a* y b*. El ángulo de Hue se

obtiene mediante:

( [

]

)

Para el caso del tomate los parámetros que

brindaron información fueron el de

luminosidad y el a*(verde a rojo), mientras

que para el caso del plátano fueron la

luminosidad y el ángulo de Hue (Amarillo a

verde).

2.4 Medición de la intensidad

respiratoria

Para determinar la intensidad respiratoria

para cada estado de madurez del tomate y el

plátano se utilizaron respirómetros. Estas

son cámaras de acrílico de un volumen de

8000[mL], en los cuales se introduce la fruta

previamente pesada para luego sellarla

herméticamente. Al cabo de una hora

aproximadamente, se le mide el porcentaje

de oxígeno y dióxido de carbono, con un

sensor de O2 y CO2, que posee una aguja

mediante la cual se extrae una muestra de

gases del respirómetro y se obtiene la

medición.

La intensidad respiratoria se define como:

Para determinar la cantidad de dióxido de

carbono producido, se realiza el siguiente

cálculo: ( )

La cantidad inicial de CO2 en la cámara es la

misma que el aire, es decir, despreciable, por

lo tanto la fórmula queda como:

( )

Para determinar el volumen de fruta

confinada en la cámara, se realiza una

medición de la densidad de la muestra

mediante gravimetría, es decir, se mide un

volumen inicial de agua y se le adiciona una

cantidad de fruta previamente pesada, luego

se mide el nivel de agua desplazado y se

calcula la densidad de la fruta. Con la

densidad y la masa de fruta que se confina

en la cámara se obtiene el volumen de la

fruta mediante:

Para cada estado de madurez de cada lote se

realizan 3 mediciones consecutivas de los

%O2 y %CO2 y luego se calculan las

intensidades respiratorias para cada estado

de madurez en los 5 lotes.

2.5 Medición de firmeza

Para la prueba de firmeza se utiliza un

texturómetro, equipo capaz de realizar una

amplia gama de pruebas de textura a los

alimentos. Para realizar la prueba de firmeza,

el texturómetro mide la fuerza máxima

aplicada al fruto que provoca una

deformación de éste del 20%. Dicha

deformación se programa por el equipo al

ingresar a su interfaz computacional las

dimensiones de la fruta a medir. Debido a la

forma que tiene el tomate y el plátano, se

ingresan sus dimensiones como cilindros. El

interfaz pide ingresar el diámetro y la altura

del cilindro a deformar. Para el caso del

tomate su altura se mide desde los hombros

hasta la base y su diámetro perpendicular a

la medición de altura. En el caso del plátano,

éste se corta en cilindros de unos 15-20

[mm] de altura, ingresando su diámetro y

altura al programa del texturómetro.

Para el tomate se realizan 8 mediciones de la

fuerza máxima aplicada por estado de

madurez por lote y para el plátano 15

mediciones.

2.6 Medición del dulzor

Para la medición del dulzor o sólidos

solubles, se utiliza un refractómetro, el hace

pasar un haz de luz por un visor en donde se

posiciona la solución a analizar y se le mide

su índice de refracción, en este caso, los

grados brix , que corresponde a la cantidad

de azúcar que hay en una solución, por

ejemplo 20[°brix]corresponden a una

concentración de azúcar de 20 g por 100 g de

solución.

Para cada estado de cada lote, se sacan 4

muestras, las cuales se pesan, luego éstas

son trituradas con un mortero. Para el caso

del plátano es necesaria la adición de agua

(10-20[mL]), de manera de poder filtrar las

muestras y obtener una solución a la cual se

le puedan medir los sólidos solubles. Al

tomate no es necesario adicionarle agua, ya

que al tener un alto contenido de agua la

obtención de tomate líquido no resulta

dificultosa. Una vez obtenido un volumen

apropiado de fruta de cada una de las 4

muestras por estado por lote, se procede a

hacer la medición en el refractómetro, este

debe ser calibrado antes con agua.

Para cada una de las 4 muestras se le

realizan 4 mediciones de los sólidos solubles,

teniendo así 16 mediciones para casa estado

en cada lote.

Para el caso del plátano las mediciones

obtenidas deben dividirse por su coeficiente

de dilución de manera de obtener así el valor

real de sólidos solubles en la muestra sin

diluir.

2.7 Medición de pH

Para la medición de pH se utilizó un pHstato-

titulador. Es un equipo que realiza una

titulación para determinar pH de manera

automática. De las muestras previamente

trituradas en el mortero para la medición de

los grados brix, se utilizan 5[mL] los cuales se

mezclan con agua hasta completar 40 [mL],

esta información se introduce en el software

del equipo. Se realizan medición de pH a 4

muestras de cada estado.

3. RESULTADOS Y

DISCUSIÓN

3.1 Medición de Masa

Tabla 1: Masa para los est. de madurez del plátano

Tabla 2: Masa para los est. de madurez del plátano

Como se observa en las tablas 1 y 2, hay

algunos lotes que no poseen frutas de todos

los estados, para el caso del plátano son los

Lotes 1 y 2 para el tomate, todos los lotes.

Es por esta razón que para el plátano se

analizarán los resultados de los lotes 3,4 y 5.

Y Para el caso del tomate se analizaron los

lotes 2 y 5 ya que poseen la misma cantidad

Lote 1 Lote 2 Lote 3 Lote 4 Lote 5

V 897,22 777,23 781,59 0 501,84

SV 1140,83 0 790,88 727,71 0

P 1026,44 1107,24 758,86 821,93 534,44

SeM 0 1152,68 0 0 1090,63

M 1075,04 890,68 706,24 727,93 707,51

SoM 0 811,56 0 812,8 700,92

Lote 1 Lote 2 Lote 3 Lote 4 Lote 5

V 0 0 1218,06 1413,66 1341,6

SV 1259,12 0 1284,15 956,3 989,62

M 1121,04 1138,44 768,45 731,68 1024,31

SM 785,42 1081,39 710,21 1275,59 988,97

de estados por lotes y se pueden comparar

entre sí.

3.1 Resultados Color

Los resultamos de la medición de los

parámetros definidos anteriormente se

detallan a continuación:

Gráfico 1: Luminosidad v/s Estados de Madurez del plátano

Se observa que los resultados coinciden con

lo esperado para la luminosidad, pues esta

aumenta hasta llegar a un máximo y luego

disminuye a medida que el plátano madura.

Gráfico 2: Angulo de Hue v/s Estados de Madurez

Para el caso del ángulo de Hue también a

primera vista se observa que se cumple con

lo esperado, que sería que a mayor madurez

el valor del ángulo debe ser menor. Pero si

observamos detalladamente, el único lote

que cumple con esta predicción es el lote 4.

Para el caso del tomate se obtuvo lo

siguiente.

Gráfico 3: Luminosidad v/s Estados de madurez del tomate

Al igual que el plátano se observa que a

medida que madura el tomate, la

luminosidad disminuye.

Gráfico 4 Valor de a v/s estados de madurez del tomate.

Como era de esperarse el valor del

parámetro a aumenta a medida que

aumenta la madurez, es decir, a medida que

el tomate madura su color se vuelve más

cercano al rojo.

3.2 Resultados Intensidad Respiratoria

Para la intensidad respiratoria se resumen

los resultados en los siguientes gráficos:

Gráfico 5: Intensidad Respiratoria Plátano

Gráfico 6: Intensidad Respiratoria Tomate

Para ambos frutos se puede observar que no

existe un patrón en común entre los lotes

analizados. Hay algunos lotes que aumentan

su intensidad a medida que aumenta el

grado de madurez (lote 3 plátano), otros

disminuyen (Lote 4 plátano, Lote 2 tomate) y

otros que aumentan hasta llegar a un

máximo y luego disminuyen (Lote 5 plátano).

Esto nos indica que la fruta analizada además

puede estar en diferentes estados de

madurez entre sí, algunas que consideramos

verdes puede haber estado maduras (eso

explica su disminución de intensidad) o

pueden haber llegado sólo hasta maduro (lo

que explica el aumento de intensidad).

Para obtener las relaciones se utilizarán los

lotes que sean más representativos del

comportamiento esperado.

3.3 Resultados Firmeza

Gráfico 7: Firmeza Plátano

Gráfico 8: Firmeza Tomate

Para el plátano y el tomate se espera que a

medida que el fruto está más maduro, la

fuerza máxima aplicada disminuya, ya que a

medida que pasa el tiempo éstos frutos se

ponen cada vez más blandos. Los resultados

del plátano no cumplen con lo esperado, el

único lote si cumple es el 4. Para el caso del

tomate, ninguno de los dos lotes cumple con

lo esperado. Ambos presentan datos sin

sentido alguno.

3.4 Resultados Dulzor

Las mediciones de los sólidos solubles

arrojaron lo siguiente:

Gráfico 9: Dulzor Plátano

Gráfico 10: Dulzor Tomate

Lo esperado de esta medición es que a

medida que la fruta madura la cantidad de

sólidos solubles contenida en ella también

aumenta, producto de su respiración. Para el

caso del plátano se observa que el único lote

que cumple con lo esperado es el lote 4. Y

para el caso del tomate se le midió esta

propiedad sólo al lote 5, el valor de los

grados brix no tiene ningún sentido pero

esto se atribuye al hecho que el valor de las

mediciones están muy cercanos entre sí, esto

se cumple para ambos frutos.

3.5 Resultados pH

La medición de pH, se midió sólo para los

lotes 5 de cada fruto, esto porque la

disponibilidad del equipo era escasa. Para

esta medición se espera que a medida que la

fruta está más madura, tiene un aumento en

el pH, es decir, se vuelve más ácido.

Gráfico 11: pH Plátano

Gráfico 12: pH Tomate

Para el plátano y para el tomate se observa

que no se cumple con lo esperado, ya que

para ambos frutos, el pH es casi el mismo

para todos los estados de madurez, es decir,

no hay diferencias notorias entre un estado y

otro.

4. Discusión

Los lotes analizados corresponden a lotes

que poseen estados de madurez muy

similares, esto se confirma con el hecho de

que la variación de los datos no es tan

considerable. La propiedad fisicoquímica

que más se acercó al comportamiento

esperado fueron las mediciones de color.

Para determinar las relaciones matemáticas

que existen entre la intensidad respiratoria

y las propiedades fisicoquímicas se

escogieron los lotes más representativos del

comportamiento esperado. En el caso del

plátano el lote que más cercano está al

comportamiento esperado, es el lote 4, las

relaciones matemáticas obtenidas con las

siguientes:

Gráfico 13: Relación entre IR y Luminosidad plátano

Gráfico 14: Relación entre IR y Angulo de Hue plátano

Gráfico 15: Relación entre IR y firmeza plátano

Gráfico 16: Relación entre IR y sólidos solubles plátano.

Para el caso del tomate no existe ningún

lote representativo del comportamiento

esperado, por lo tanto no se pueden

obtener relaciones matemáticas debido a

que estas serían erróneas.

5. Conclusiones Gran parte de las mediciones realizadas en

esta investigación no coinciden con lo

esperado antes de realizar las experiencias,

esto se debe principalmente a la dificultad

que se tuvo de obtener fruta que tuviera

estados de madurez realmente distintivos.

Como se pudo ver en los resultados, la

variación que hay entre ellos no es muy

distintiva lo que significa que los estados

estudiados en esta investigación eran

prácticamente los mismos.

La dificultad en encontrar estados diferentes

radica en que esta fue obtenida de

diferentes fuentes del comercio, lo que

aumenta considerablemente su variabilidad,

y en el comercio es difícil encontrar fruta con

grados de madurez extremos, ya que la

mayoría de las veces, estas se ponen en

venta una vez que estén cercanas al estado

óptimo de consumo.

Si se contara con una fuente única de frutos

y se pudiera obtener frutos desde su cosecha

en adelante la metodología empleada en

este trabajo hubiese funcionado y se

hubiesen podido obtener relaciones

matemáticas certeras.

La variabilidad observada en las mediciones

también se debe al error humano al realizar

dichas mediciones, pero se siguieron

protocolos definidos previamente.

Se pudo obtener información sólo de algunos

lotes porque además de que estos no

contaban con todos los estados requeridos,

por razones de tiempo y disponibilidad de

equipos, no se alcanzaron a medir la

totalidad de las propiedades en los lotes.

6. REFERENCIAS

T.Salgado, R.Martinez. 2006. Relación entre

la intensidad respiratoria y las propiedades

fisicoquímicas del plátano, el mango y

tomate, Tesis para optar a título de

Ingeniería en Alimentos, Universidad de la

Salle, Bogotá , Colombia.