Download Respiración y maduración de los productos hortofrutícolas

PROCESOS METABÓLICOS EN LOS
PRODUCTOS
HORTOFRUTÍCOLAS COSECHADOS
 La adquisición y almacenamiento de energía
y su utilización son dos de los procesos
centrales en el control del metabolismo total
de las plantas.

La adquisición de energía mediante la
fotosíntesis y su reciclaje vía las rutas
respiratorias se ven generalmente como
fuerzas opuestas.
FOTOSÍNTESIS Y
RESPIRACIÓN EN PRODUCTOS
HORTOFRUTÍCOLAS
LA CÉLULA VEGETAL
ALTA CONCENTRACIÓN DE
OXÍGENO → FOTORRESPIRACIÓN
BAJA CONCENTRACIÓN DE
OXÍGENO
ADQUISICIÓN, ALOCACIÓN Y
ALMACENAMIENTO DE CARBONO
 Existe un alto grado de especialización en las
funciones de los diversos órganos de la
planta:

HOJAS.- Fotosintetizan los alimentos
de toda la planta pero no almacenan por
mucho tiempo los fotosintatos.
ADQUISICIÓN, ALOCACIÓN Y
ALMACENAMIENTO DE CARBONO
 TALLOS Y PECÍOLOS.- Transportan el carbono
fijado pero tienen un potencial fotosintético
limitado y, en términos de almacenamiento, sólo
actúan como una fuente o recurso temporal.

TUBOS FLORALES, RAÍCES,
TUBÉRCULOS, Y OTROS ÓRGANOS.- Juegan
papeles relativamente específicos con respecto a la
adquisición de carbono.
REMOCIÓN DE LOS ÓRGANOS DE
LA PLANTA
 Al retirar un órgano de la planta se elimina
la interdependencia existente  influencia
en el comportamiento postcosecha.
 Hoja.- Si se despega de la planta madre no
tendrá reservas de carbono.
REMOCIÓN DE LOS ÓRGANOS DE
LA PLANTA
 ÓRGANOS DE RESERVA.- Si se retiran de la
planta (si son maduros) tienen mucho
carbono almacenado que se puede reciclar
para su posterior utilización en reacciones
de mantenimiento y sintéticas.
CICLO DE KREBS,
CICLO DE LOS ÁCIDOS
TICARBOXÍLICOS,
CICLO DEL ÁCIDO
CÍTRICO
Mitocondria
Probablemente en la superficie
de las membranas internas.
1.- El ácido pirúvico pierde CO2 y se combina con la
Coenzima-A, formando el compuesto de 2
carbonos Acetil-Coenzima-A.
1
2.- El Acetil-Coenzima-A se combina con la
molécula de 4 carbonos del ácido oxaloacético para
proporcionar ácido cítrico que entra en una serie de
reacciones que terminan con la formación de ácido
oxaloacético, permitiendo que se inicie el ciclo
nuevamente
PRINCIPALES MECANISMOS QUE EJERCEN
EL CONTROL DE LAS REACCIONES DEL CICLO
DE KREBS
 a) Control alostérico de las reacciones iniciales del
ciclo TCA mediante el ATP o ADP.
 b) Control mediante el estado de oxidación-reducción
de los nucleótidos de piridina.
 c) Control del transporte de intermediarios a través de
la membrana mitocondrial .
RESPIRACIÓN EN EL DESARROLLO DE LAS
PLANTAS
DESCUBRIMIENTO DEL
CLIMATERIO RESPIRATORIO

Descrito desde 1908 por Müller-Thurgan
y O. Scheider-Orelli. Posteriormente, Kidd y
West (1925) detallaron la relación entre los
cambios en la actividad respiratoria y en los
atributos de calidad de los productos
hortofrutícolas que ocurren durante el
período climatérico.
TEORÍAS SOBRE LA CAUSA PRECISA
DEL CLIMATERIO RESPIRATORIO
 Según Blackman y Parija (1928) el aumento
en la respiración se debe a la pérdida de
resistencia organizacional entre las enzimas
y sus sustratos. Otras teorías se han vuelto
muy populares a medida que evoluciona la
investigación en fisiología postcosecha
como:
TEORÍAS SOBRE LA CAUSA PRECISA
DEL CLIMATERIO RESPIRATORIO
 La presencia de sustratos “activos”.
 Disponibilidad de aceptores de fosfato.
 Disponibilidad de cofactores.
 Desacopladores de oxidación y fosforilación.
 Desviación de rutas metabólicas.
 Aumentos en el contenido mitocondrial y/o
su actividad.
CLIMATERIO RESPIRATORIO
PRECLIMATERIO
 La respiración del fruto inmaduro
disminuye después de la cosecha, a lo
que se ha llamado el MÍNIMO
PRECLIMATÉRICO. Se dice que el
fruto se encuentra en el estado de
MADUREZ FISIOLÓGICA.
CLIMATERIO RESPIRATORIO
 Aumento dramático de la actividad respiratoria, a
menudo a niveles 2 a 4 veces por arriba del
mínimo preclimatérico: etapa CLIMATÉRICA.
Esto también puede ocurrir si los frutos se dejan
madurar en el árbol (aunque el ritmo es menor y
los valores del pico climatérico son mayores).
Excepción: en frutos como el mango y el aguacate
no se puede llevar a cabo el aumento climatérico
en la respiración mientras permanecen unidos a
la planta.
 Esta etapa marca LA TRANSICIÓN ENTRE EL
FINAL DE LA MADURACIÓN Y EL
PRINCIPIO DE LA SENESCENCIA.
CLIMATERIO RESPIRATORIO
POSTCLIMATERIO
 EL RITMO DE LA ACTIVIDAD
RESPIRATORIA DISMINUYE HACIA LA
SENESCENCIA.
CLIMATERIO RESPIRATORIO Y
GRADOS DE MADUREZ
ETAPAS DEL DESARROLLO DE LOS
FRUTOS
Patrones Respiratorios en
Diferentes Frutos Climatéricos
RESPIRACIÓN NO CLIMATÉRICA
FACTORES AMBIENTALES QUE
INFLUYEN SOBRE
EL CLIMATERIO RESPIRATORIO
 TEMPERATURA.-
Tanto a alta como a baja
temperatura se puede suprimir el climaterio
respiratorio. A medida que la temperatura de
almacenamiento disminuye desde alrededor de
25°C, la duración del aumento climatérico se
prolonga y se abate la velocidad de la respiración
en el pico climatérico.
FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN SOBRE
EL CLIMATERIO RESPIRATORIO
 Las concentraciones del oxígeno y del
dióxido de carbono ambientales pueden
alterar
marcadamente
el
climaterio
respiratorio.
 Las bajas concentraciones de oxígeno y altas
concentraciones de dióxido de carbono
(hasta aproximadamente el 10%) pueden
prolongar la longitud del tiempo en alcanzar
el pico climatérico en varios frutos,
extendiendo así su vida de almacenamiento..
FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN SOBRE
EL CLIMATERIO RESPIRATORIO
 También se puede disminuir la actividad
respiratoria en los frutos y otros tejidos
vegetales no climatéricos mediante bajos
niveles de O2 y altos niveles de CO2.
Excepciones: altos niveles de CO2 tienden a
estimular la respiración de los frutos del
limón, probablemente a través de la fijación
e incorporación de la molécula a ácidos
orgánicos utilizados en el ciclo de krebs.
FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN SOBRE
EL CLIMATERIO RESPIRATORIO
 ETILENO.- Estimula la respiración de un amplio
rango de tejidos vegetales. Sin embargo, esta
respuesta difiere entre los tipos de frutos
climatéricos y no climatéricos: la exposición de
frutos climatéricos a niveles relativamente bajos de
etileno disminuye la longitud de tiempo del
período preclimatérico sin un efecto substancial
sobre el ritmo de la actividad respiratoria en el pico
climatérico. Una vez que se ha iniciado la
maduración la remoción del etileno no tiene ya
efecto sobre el patrón respiratorio subsecuente.
RESPIRACIÓN CLIMATÉRICA
Y SÍNTESIS DE ETILENO
FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN SOBRE
EL CLIMATERIO RESPIRATORIO
 En el caso de los frutos no climatéricos
la respiración es estimulada por el
etileno de manera similar; sin embargo,
al retirar el etileno la velocidad en la
actividad respiratoria regresa al valor
base encontrado antes de dicho
tratamiento.
DAÑOS MECÁNICOS Y
MICROORGANISMOS
 Provocan un aumento en la actividad
respiratoria. La intensidad de la
respuesta depende en gran parte de la
severidad de los daños y de la variedad
de los frutos (probablemente debida
también al desencadenamiento de la
producción de etileno).
FACTORES INTERNOS QUE AFECTAN
LA ACTIVIDAD RESPIRATORIA
Los frutos se
caracterizan por exhibir una alta
actividad respiratoria en estados
jóvenes que disminuye en estados
posteriores, aún cuando en frutos
climatéricos, al madurar, hay un
aumento durante el período
climatérico para después disminuir en
la senescencia.
 ESTADO DE DESARROLLO.-
FACTORES INTERNOS QUE AFECTAN
LA ACTIVIDAD RESPIRATORIA
La
relación entre la actividad respiratoria y
la composición química varía según el
producto que se considera; por
ejemplo, en las manzanas el contenido
de azúcares está relacionado con la
actividad respiratoria (CR).
 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS TEJIDOS.-
COCIENTE RESPIRATORIO
CO2 / O2
 SUSTRATOS
ÁCIDOS
ORGÁNICOS
 RESPIRATORIOS { PROTEÍNAS

LÍPIDOS
COCIENTE RESPIRATORIO
CO2 / O2
 Estos sustratos respiratorios secundarios se
utilizan bajo condiciones en que el tejido se
ve agotado o carente de reservas de
carbohidratos en órganos como: hojas,
flores, que no son órganos de
almacenamiento o reserva.

Las proteínas pueden ser hidrolizadas a
sus aminoácidos constitutivos  pueden ser
catabolizados en la vía glucolítica y el ciclo
de krebs.
COCIENTE RESPIRATORIO
CO2 / O2
 Estos diversos sustratos utilizan,
cuando son oxidados completamente,
diferentes cantidades de O2. Así, se
puede realizar un análisis de la
proporción del número de moléculas
de CO2 emanadas con respecto al
número de moléculas de O2 absorbidas
 cociente respiratorio (CR).
COCIENTE RESPIRATORIO
CO2 / O2
FACTORES INTERNOS QUE AFECTAN
LA ACTIVIDAD RESPIRATORIA
 TAMAÑO DEL PRODUCTO.- Los
frutos chicos presentan mayor
superficie expuesta a la atmósfera y, por
lo tanto, la actividad respiratoria es
mayor.
RESPIRACIÓN EN HOJAS
 Las hojas atraviesan por distintos
cambios en su comportamiento
respiratorio en ciertos estados de su
ontogenia:
RESPIRACIÓN EN HOJAS
 Aumento en la respiración durante los
estadíos primarios de la senescencia
(período de degradación de la clorofila)
tanto en hojas pegadas a la planta como
aquéllas despegadas de la misma.
 Disminución contínua en la actividad
respiratoria en los estados posteriores.
RESPIRACIÓN EN HOJAS
 Luz tenue.- (100 a 200 lux) parece
alterar la estrategia respiratoria
utilizada por las hojas y retarda la
senescencia en hojas despegadas de la
planta. Los aumentos en la respiración
en estas hojas se deben a aumentos en
sustratos respiratorios disponibles.
RESPIRACIÓN EN FLORES
 Similar a la de los frutos climatéricos.

La respiración en muchas especies de
flores cortadas disminuye después de la
cosecha y después aumenta a medida que las
flores se acercan a la senescencia. Sin
embargo, esta tendencia no es universal:

En las rosas cortadas la actividad
respiratoria decrece progresivamente
después de la cosecha.
RESPIRACIÓN EN FLORES
 En aquéllas flores en las que se presenta un
climaterio respiratorio, dicho aumento en la
respiración, igual que en muchos frutos
climatéricos, parece estar estrechamente
relacionado con la síntesis endógena de
etileno por la flor. A medida que la flor se
acerca a los estados finales de la senescencia
sucede una disminución en la respiración
que puede reflejar una disminución en la
disponibilidad de sustratos de la respiración.
MÉTODOS PARA MEDIR LA
RESPIRACIÓN EN PRODUCTOS
HORTOFRUTÍCOLAS
MÉTODOS PARA MEDIR LA
RESPIRACIÓN
 TITULACIÓN/ COLORIMETRÍA (Tren de Respiración
de Warburg).- Una corriente de aire es pasada a través
de una solución de hidróxido de sodio o de calcio que
absorbe el Dióxido de Carbono:
 NaOH + CO3  NaHCO3

Na2CO3+ H2O
 Hidróxido de sodio Carbonato Bicarbonato de sodio
 Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O
 Hidróxido de calcio
Carbonato de calcio
MÉTODOS PARA MEDIR LA
RESPIRACIÓN
 EL CAMBIO EN LA ALCALINIDAD (DISMINUCIÓN DEL
pH) SE UTILIZA PARA DETERMINAR LA CANTIDAD DE
CO2 ABSORBIDA Y SE PUEDE UTILIZAR PARA
DETERMINAR LA CONCENTRACIÓN DE CO2 DE HASTA
1%. DICHO CAMBIO DE pH ES DETERMINADO POR
TITULACIÓN Ó COLORIMÉTRICAMENTE CON LA
ADICIÓN DE AZÚL DE BROMOTIMOL Y
MONITOREADA MEDIANTE UN
ESPECTROFOTÓMETRO. Se debe conocer la velocidad de
flujo para calcular la velocidad de respiración final. Esta
técnica es relativamente accesible y se necesita una mínima
cantidad de equipo.
CROMATOGRAFÍA DE GASES
 Detector de conductividad térmica.
CROMATOGRAFÍA DE GASES
ANALIZADORES
PARAMAGNÉTICOS
 El oxígeno es fuertemente
paramagnético y, ya que no hay otros
gases presentes en el aire que ejerzan
una influencia paramagnética, se
puede monitorear esta característica y
se puede utilizar como una medida de
la concentración de oxígeno en una
corriente de aire contínua.

REACCIÓN (ESPECÍFICO PARA CADA GAS
MONITOREADO)
DETECTORES KITAGAWA
 Se jala el gas a un tubo donde es
absorbido y reacciona con un agente
químico específico. El cambio de color
producido se utiliza como una medida
de la concentración del gas. El CO2
puede medirse exactamente entre 0.1%
y 2.6% y oxígeno entre el 2 y 30%.
POLAROGRAFÍA
 La concentración de oxígeno en una
muestra gaseosa se puede medir con un
electrodo polarográfico de oxígeno. Se
mide la diferencia en el potencial
eléctrico a través de un par de
electrodos
RESPIRACIÓN ALTERNATIVA
RESISTENTE AL CIANURO
ÓRGANOS VEGETALES QUE POSEEN
LA RESPIRACIÓN RESISTENTE AL CIANURO
 TUBÉRCULOS DE PAPA BLANCA
 Zanahoria
 Camote
 Cassava
 Chirivía o pastinaca

 FRUTOS
 Aguacate, plátano
 Brotes de hojas: col
 FLORES
O
 INFLORESCENCIAS
 Annonaceae
PROBABLE FUNCIÓN DE LA
RESPIRACIÓN INSENSIBLE AL
CIANURO
Volatilización de una serie de
compuestos atrayentes de
insectos que facilita la
polinización (se originan en la
floración y permanecen ahí por
un tiempo limitado). Ejemplos:
Araceae, Aristolochiaceae
Cyclanthacea y en Nymphaceae
PROBABLE FUNCIÓN DE LA RESPIRACIÓN
INSENSIBLE AL CIANURO
Resistencia a los climas fríos o a las
heladas.
RESPIRACIÓN ANAERÓBIA
CONCLUSIÓN
 Muchos productos vegetales pasan por
cambios substanciales en su patrón
respiratorio después de la cosecha.
 Estos cambios a menudo reflejan
alteraciones significativas en el
metabolismo así como alteraciones físicas y
químicas dentro de los tejidos.
CONCLUSIÓN
 Los cambios en la respiración son de interés desde
el punto de vista de la ciencia aplicada ya que se
pueden diseñar estrategias de manejo postcosecha
de los diversos productos hortofrutícolas.
 De igual manera, en parte, todos ellos reflejan el
estado fisiológico del producto que puede ayudar a
predecir el futuro potencial de su almacenamiento
y la expectación de vida postcosecha del mismo.