Determinacion de La Tasa Respiratoria en El Tomate

DETERMINACION DE LA TASA RESPIRATORIA EN EL TOMATE (Lycopersicum esculentum Mill.)

Cardozo García Cindy1, Ríos Peña Cindy

Universidad de Pamplona, Facultad de Ingenierías y Arquitectura, Ingeniería de Alimentos, Postcosecha I, Pamplona, Departamento Norte de Santander, Colombia. e-mail: [email protected]

Resumen

El objetivo de la practica fue cuantificar y determinar la cantidad de CO2

producido en la respiración del tomate (Lycopersicon esculentum Mill.), durante cierto lapso de tiempo, se determino la intensidad respiratoria a un 1kg de tomate, procedido del pueblo de xxxx, seleccionados entre verdes y pintones, de tamaño uniforme, fisiológicamente desarrollados y sin defectos tales como grietas, cortes o abolladuras. Inicialmente se lavaron, secaron y pesaron, para realizar la determinación del Índice de Respiración (IR) a partir de dos montajes con el fin de diferenciar las dos mediciones, utilizando para el primero un frasco de vidrio grande el cual contenía los tomates a analizar, conectados a 3 frascos de absorción conteniendo 2 ellos 100 ml de solución KOH 1.0 N y 0.1 N, respectivamente, y otro 50 ml de solución KOH 0.1 N completamente sellados con tapones de goma, conectados a una bomba la cual logra arrastrar la cantidad de CO2 producida por el producto, en el segundo montaje se cambió el orden de los frascos de absorción, 1 y 2 contenían 50 ml de KOH 0.1 N, conectados a la cámara de respiración y el 3 con 50 ml Ba(OH)2 0.1N. Se dejo respirando por una hora para proseguir a realizar las respectivas titulaciones. Se obtuvo un incremento de la tasa respiratoria con el paso de las semanas debido a que el producto se almacenó bajo 10°C, lo cual provocó daño por frio a partir de la segunda semana.

Palabras claves: hortaliza, muestra, tasa respiratoria, tomate milano.

Introducción

La tasa respiratoria indica la rapidez con la cual se producen los cambios en la composición de un producto, y se determina por la tasa de producción de dióxido de carbono, peso de CO2 producido por unidad de peso y de tiempo (mg CO2/Kg/h). El patrón de respiración indica el cambio en la tasa de respiración con el tiempo y se describe gráficamente como una curva. Con base en los patrones respiratorios durante la maduración los frutos pueden ser clasificados en dos grupos: frutos climatéricos y frutos no climatéricos. Los frutos climatéricos (tomate milano) presentan una elevada tasa respiratoria, que anuncia el comienzo del envejecimiento y muestran un gran aumento en la producción de etileno que coincide con su estado de madurez de consumo. Los frutos no climatéricos (tomate de árbol) presentan bajas tasas de producción de CO2 y etileno durante la madurez.

mailto:[email protected]

La respiración es el principal proceso de deterioro de los frutos, el mismo es atenuado por la baja temperatura, que logran disminuir la tasa respiratoria y la pérdida excesiva de agua, así como la velocidad de las reacciones bioquímicas y enzimáticas. La velocidad de respiración de un fruto se reduce a la mitad por cada 10ºC en que disminuye la temperatura (Guerra, 1996).

El tomate por ser un fruto climatérico, maduran fuera de la planta, por lo que, normalmente se recolectan cuando están casi maduros. Luego de cosechados mantienen una respiración muy alta, que aumenta con la temperatura. Cuanto mayor la temperatura es mayor la respiración y por tanto mayor es el deterioro. (Caballero, 2005).

La respiración es necesaria para la obtención de energía, pero parte de esa energía produce calor que debe ser disipado de alguna manera, o de lo contrario el producto se calentará, sobreviniendo la degradación de los tejidos y la muerte. En la etapa de crecimiento este calor es transmitido a la atmosfera, pero después de la cosecha y cuando el producto es empacado en un espacio confinado, la eliminación del calor puede dificultarse. La importancia de la disipación del calor del producto fresco reside en el hecho que la respiración consiste en una serie de reacciones catalizadas por enzimas, cuya velocidad aumenta al Incrementar la temperatura. En consecuencia, una vez que el producto comienza a calentarse, se estimula aun más la respiración y el calentamiento y de este modo se vuelve muy difícil de controlar la temperatura del producto.

Tabla 1. Intensidad de los niveles de respiración de frutas y hortalizas.

Nivel Cantidad Producto

Baja5 a 10 mg Remolacha, Ajo, Cebolla,

Sandía, cítricos

Moderada 10 a 20 mgRepollo, zanahoria, pepino,

Mango, tomate

Alta 20 a 40 mgAguacate, coliflor, lechuga,

fresas

Muy Alta 40 a 60 mgAlcachofa, brócoli,

Espinaca, perejil, maíz dulce

Clasificación de los productos hortofrutícolas de acuerdo a su intensidad respiratoria expresada en mgCO2/Kg. /Hr. (Manual de capacitación, 2003).El tiempo de mantenimiento de los distintos tipos de frutas puede variar desde unos días a varios meses, dependiendo en gran medida de su velocidad de respiración. (Toledo Hevia, 2000).

Se planteó como objetivo estudiar la actividad respiratoria de tomate milano

almacenados en refrigeración, mediante el empleo de un respirómetro de fácil construcción en el laboratorio, basado en el principio de recolección de CO2

sobre una solución analizable por titulación.

Materiales y métodos

Pérdida de peso

Se hizo un seguimiento diario a los 6 tomates para determinar la pérdida de peso, utilizando una balanza electrónica.

Tasa respiratoria

Se determinó por el método volumétrico de las trampas de hidróxido, para lo cual se seleccionó 1 kg de tomates y se midió cada 7 días la cantidad de CO 2

desprendido por respiración durante una hora.

Preparación de las soluciones

Se prepararon soluciones de Acido oxálico, Hidróxido de Bario, Hidróxido de Potasio al 0,1N. Diluyendo la cantidad pesada de estos compuestos en 100ml de agua destilada.

1 Montaje

Figura 1. Montaje para la determinación de la Intensidad respiratoria mediante titulación. (Fuente: MALDONADO et al, 1991) (Ver Anexo 1)

Se empleo una trampa formada por cuatro recipientes completamente sellados y una bomba la cual se encargo de hacer el arrastre a través de los cuatro. El primer Erlenmeyer contenía 100 ml de solución KOH 1.0 N, la cual se encarga de retener el CO2 absorbido del medio ambiente. Los frascos de absorción 2 y 3 contenían 100 y 50 ml, respectivamente, de solución KOH 0.1 N, que actuarían como solución absorbente para retener CO2 producido por la fruta en la respiración.

Se dejo conectado el reflujo por una hora para la muestra a temperatura < 10°C, seguidamente al final de cada prueba se tomaban del frasco 2 y 3, respetivamente, 3 muestras de 10 ml de cada solución y se procede a titular con HCl 0.1 N, usando como indicador fenolftaleína. Así mismo se hizo un ensayo en blanco con el mismo volumen de KOH 0.1N.

Para realizar los cálculos y determinar la tasa respiratoria del tomate milano, fue necesario tener exactitud en el momento de viraje de la fenolftaleína, para disminuir el error.

CALCULOS

Se efectuaron los cálculos para la determinación de la IR, utilizando la siguiente fórmula:

I R=44000mgCO2 ( y−x )N HCl

Vl

Donde:Y= volumen de HCl gastado en la titulación del blanco.X= volumen de HCl gastado en la titulación de la muestra.NHCl= Normalidad corregida de HCl.Vl= volumen de la muestra.

2 Montaje

Figura 2. Montaje para la determinación de la Intensidad respiratoria mediante titulación. (Fuente: VILLAMIZAR, 2001) (Ver Anexo 2)

Se empleo un montaje similar al anterior, en este cambia el orden de los Erlenmeyer y las soluciones se emplearon de diferente manera. El primero de ellos contenía 50 ml de KOH 0.1N, el que hace las veces de trampa con el fin de purificar el aire. El segundo se conecto a este con la misma cantidad de solución, a manera de una segunda trampa; a su vez este se conecto al frasco

de vidrio con la fruta, para finalmente conectarse a un tercer Erlenmeyer que contenía 50 ml de Ba(OH)2, el cual captura el gas carbónico (CO2), producido por el tomate al respirar.

Se realizó la prueba durante una hora, del frasco 3 con solución de Ba (OH) 2 se tomaron 2-3 muestras de 10 ml para titularse con acido oxálico, utilizando fenolftaleína como indicador. De igual manera se realizó la prueba para un blanco de hidróxido de Bario por duplicado, para así poder hacer los respectivos cálculos.

La fórmula para determinar la IR es:

mgC O2Kg.hora

=(V 0−V i )ml∗22gr .CO2∗N

(W∗t)

Donde:V0= volumen de C2H2O4 en ml, gastado en la titulación del blanco,Vi= volumen de C2H2O4 en ml, gastado en la titulación de la muestra.N= Normalidad de C2H2O4 W= Peso del producto en Kg.T= tiempo equivalente en horas22 mg CO2/meq. Valor constante.

Características de calidad

El estado de sanidad del producto se determinó mediante análisis organoléptico, teniendo en cuenta la apariencia de los frutos, desarrollo de microorganismos olor, color, aparición de manchas, pudrición, deshidratación que presentó la muestra de 6 tomates durante el almacenamiento.

Resultados y Análisis

Perdidas de peso

Con los valores obtenidos en el laboratorio y mostrados en la Tabla 2, se puede deducir que la pérdida de peso del tomate milano no es uniforme y no presenta un comportamiento lineal. Semanalmente perdió en promedio 0,98% del peso total. En los 28 días que duró el almacenamiento perdió 7,5% del peso inicial (Figura 3).

Tasa respiratoria

Patrón respiratorio. Los factores ambientales donde se encuentre la fruta (temperatura= < 10°C), afectan la tasa de respiración. En la Figura - se puede apreciar que la curva de respiración que al ser comparada no corresponde a la curva patrón de frutos climatéricos. El primer día se presenta el mayor valor de

respiración (1110,875 mg CO2/kg/hr), luego empieza a disminuir, esto debido a que los frutos fueron afectados por las bajas temperaturas y como resultado obtuvimos, que cada 7 días su respiración incrementaba y no se pudo comprobar gráficamente como da la curva.

Analizando durante todo los frutos algunos no pudieron adquirir su tamaño definitivo. La maduración no se completo, es decir sus características bioquímicas que hacen apto al producto para el consumo.

Del día 14 al 21 el tomate sufre alteraciones en la maduración, el daño por frio en esta condición (T: <10°C) el fruto no pudo desarrollar completo color, fue irregular. Posteriormente entre los días 21 y 28 los daños por frio fueron más que evidentes en los frutos, sufrió magulladuras y aparecieron unas manchas marrones de pudrición.

Cálculos

1 DIA: 20-ENERO-2012

Preparación de ácido clorhídrico (HCl):

1litro – 0.1N HCl ---------densidad: 1.19 gr/ml y 37 % de pureza

1 N HCl -----1Lt----36.47gr 0.1 N HCl----1Lt----X

X= 3.647gr

Volumen= masa / densidadVolumen=3.647gr / 1.19gr/mlVolumen=3.064ml HCl

3.064ml--------37% X--------100%

X= 8.28ml HCl / Lt

Normalidad del ácido clorhídrico (HCl):V1=8.8ml

C1=0.0986NV2=10ml

C2=?

Base = ácidoV1 * C1 = V2 * C2

8.8ml * 0.0986N =10ml C2= 0.08676N

Normalidad del KOH:N KOH= 1.1269*1000/204.228*6.3

N KOH= 0.0986N

1. MONTAJE

T: 17°CTiempo: 1 horaPeso: 1 Kilogramo

FRASCO 2 FRASCO 3Muestra 1: 10.8 mlMuestra 2: 10 ml

Muestra 3: 10.2 ml

Muestra 1: 11.9 mlMuestra 2: 11.8mlMuestra 3: 11.6ml

∑: 10.33 ml ∑: 11.76 ml

Sin respirar

y = 12.5 ml

IR2= 44000mg*(12.5 – 10.33) ml*0.08676 N / 10mlIR2=828.38448 mg CO2 / 1H*1Kg


IRTOTAL=1110.875 mg CO2 / 1H*1Kg

2. MONTAJE

Normalidad del ácido Oxálico:V1=9.8ml KOH

C1=0.0986N KOHV2=10ml

C2=?Base = ácido

V1 * C1 = V2 * C2

9.8ml * 0.0986N =10mlC2= 0.096628

Normalidad del Ba(OH)2:V1 * C1 = V2 * C2

15.2ml =10 ml *0.096628NC1= 0.0636 N

Sin respirar respirado

Y= 6.58 ml X= 5.1 ml

Mg CO2 / (kg/hora) = (V0 – V1) ml *22grCO2 *N ácido oxálico / t barrido* peso muestra

Mg CO2 / (kg/hora) = (6.58 – 5.1) ml *22grCO2 *0.096628 N / 1h * 1Kg

Mg CO2 / (kg/hora) = 3.14621

7 DIA: 27-ENERO-2012Corrección de normalidades:

Normalidad del ácido clorhídrico (HCl):

V1=11.45mlC1=0.09716 N

V2=10mlC2=?


11.45ml * 0.09716N = 10mlC2= 0.1112N

Normalidad del KOH:N KOH= 0.1012*1000 /

204.228*5.1N KOH= 0.09716N

1. MONTAJE

T: 14.1 °CTiempo: 1 horaPeso: 975.52 gr

FRASCO 2 FRASCO 3Muestra 1: 10.5 mlMuestra 2: 10.7 mlMuestra 3: 10.7ml

Muestra 1: 10.2 mlMuestra 2: 10.1 mlMuestra 3: 10.2 ml

∑: 10.63ml ∑: 10.17 ml

Sin respirar

y = 11.3 ml

IR2= 44000mg*(11.3 – 10.63) ml*0.1112 N / 10mlIR2= 327.8176 mg CO2 / 1H*1Kg

IR3= 44000mg*(11.3 – 10.17) ml*0.1112 N / 10mlIR3= 552.8864 mg CO2 / 1H*1Kg

IRTOTAL= 880.704 mg CO2 / 1H*1Kg

2. MONTAJE

Normalidad del ácido Oxálico

V1=9.8ml KOHC1=0.09716N KOHV2=10mlC2=?


9.8ml * 0.09716N =10mlC2= 0.0894 N

Sin respirar respiradoY= 6 ml X= 5.3 ml


Mg CO2 / (kg/hora) = (6 – 5.3) ml *22grCO2 *0.0894 N / 1h * 0.0879 Kg

Mg CO2 / (kg/hora) = 1.3768

15 DIAS: 03-FEBRERO-2012

Corrección de normalidades:


V1=10mlC1=0.1077 N

V2=12 mlC2=?


10 ml * 0.1077N = 12 mlC2= 0.08975N

Normalidad del KOH:N KOH= 0.1012*1000 / 204.228*4.6

N KOH= 0.1077N

1. MONTAJE

T: 14.3 °CTiempo: 1 horaPeso: 970 gr

FRASCO 2 FRASCO 3



∑: 20.56 ml ∑: 20.47 ml Sin respirary = 21.3 ml




2. MONTAJE

Normalidad del ácido Oxálico:

V1=9.8ml KOHC1=0.1077N KOH

V2=10mlC2=?


9.8ml * 0.1077N = 10mlC2= 0.1055 N


Y= 6.4 ml X= 5.7 ml


Mg CO2 / (kg/hora) = (6.4– 5.7) ml *22grCO2 *0.1055 N / 1h * 0.8763 Kg

Mg CO2 / (kg/hora) = 1.4384

20 DIAS: 10-EBERO-2012

Corrección de normalidades:


V1=10mlC1=0.0737N

V2=24mlC2=?


10ml * 0.0737N = 24mlC2= 0.031N

Normalidad del KOH:N KOH= 0.1068*1000 / 204.228*7.1

N KOH= 0.0737N

1. MONTAJE

T: 16 °C

Tiempo: 1 horaPeso: 965.5 gr

FRASCO 2 FRASCO 3

Muestra 1: 22.3 ml Muestra 2: 20.8 ml Muestra 3: 21.1ml


∑: 21.4 ml ∑: 20.13 ml

Sin respirary = 22.2 ml



IRTOTAL= 391.47 mg CO2 / 1H*1Kg

2. MONTAJE

Normalidad del ácido OxálicoV1=10ml KOH

C1=0.0737N KOHV2=8.8ml

C2=?


10ml * 0.0737N = 8.8mlC2= 0.838 N


Y= 6.3 ml X= 5.6 ml


Mg CO2 / (kg/hora) = (6.3– 5.6) ml *22grCO2 *0.0838 N / 1h * 0.08715 Kg

Mg CO2 / (kg/hora) = 1.2905

28 DIAS: 17-FEBRERO-2012Corrección de normalidades:

Normalidad del ácido clorhídrico (HCl):V1=10ml

C1=0.0737NV2=24ml

C2=?


10ml * 0.0737N = 24mlC2= 0.031N

Normalidad del KOH:N KOH= 0.1068*1000 / 204.228*7.1N KOH= 0.0737N

1. MONTAJE

T: 17°CTiempo: 1 horaPeso: 965 gr

FRASCO 2 FRASCO 3Muestra 1: 21.5 mlMuestra 2: 20.3 mlMuestra 3: 21.2 ml

Muestra 1: 20.5 mlMuestra 2: 21.5 mlMuestra 3: 20.9 m

∑: 21.0 ml ∑: 20.8 ml Sin respirary = 21.9 ml

IR2= 44000mg*(21.9 – 21) ml*0.031 N / 10mlIR2= 122.76 mg CO2 / 1H*1Kg

IR3= 44000mg*(21.9 – 20.8) ml*0.031 N / 10mlIR3= 150.04mg CO2 / 1H*1Kg


2. MONTAJE

Normalidad del ácido Oxálico:

V1=10ml KOHC1=0.0737N KOH

V2=8.8mlC2=?


10ml * 0.0737N = 8.8mlC2= 0.838 N

Sin respirar respiradoY= 6.5 ml X= 6.1 ml


Mg CO2 / (kg/hora) = (6.5 – 6.1) ml *22grCO2 *0.0838 N / 1h * 0.8410 Kg

Mg CO2 / (kg/hora) = 0.7374

Tabla 2. Pérdida de peso y tasa respiratoria del tomate milano almacenado bajo 10°C

Días postcosech

aTemperatura

Peso(gr)

Titulación Tasa de RespiraciónmgCO2/kg*hora

1 Montaje 2 Montaje

1 Montaje

2Montaje

Vol. HCl gastado

(ml)

Vol.C2H2O gastado(

ml)X Y X Y

1 17 °C 1000 22.09 25.0 5.1 6.581110.87

5 3.14621

7 14.1°C975.5

2 20.8 22.6 5.3 6.0 880.704 1.3768

14 14.3°C 960 41.03 42.6 5.7 6.4311.625

6 1.4384

21 16.0°C 935.5 41.53 44.4 6.3 5.6 391.47 1.2905

28 17°C 925 40.3 43.7 6.1 6.5 272.80 0.7374

Figura 3. Pérdida de peso

0 5 10 15 20 25 300

200

400

600

800

1,000

1,200

1,111

881

312391

273

Días Postcosecha

Resp

iració

n (m

gCO

2/kg

*hor

a)

Figura 4. Patrón respiratorio del tomate milano 1 Montaje

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4

3

1 1 11

Días Postcosecha

Resp

iració

n (m

gCO

2/kg

*hor

a)

Figura 5. Patrón respiratorio del tomate milano 2 Montaje

0 5 10 15 20 25 300

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0

2.45

1.6

2.5

1.1

Días de Postcosecha

Pérd

ida

de P

eso

%

Para el caso específico del tomate, el patrón respiratorio se comporta como el típico de frutos climatéricos, presentando una baja en el primer lapso durante la madurez fisiológica, para luego tener una cresta (climaterio) y descender rápidamente en el periodo de senescencia.

Figura 6. Intensidad respiratoria del tomate (Lycopersicon esculentum Mill.)

Después de lo anterior expuesto, el tomate debió presentar este compartimiento por ser un fruto (hortaliza) climatérico, se observa claramente en las graficas de los respectivos montajes al ser comparada con la figura 6., que los resultados obtenidos no fueron los ideales mostrando inicialmente la intensidad respiratoria adecuada entre los días 1 y 7, pero es evidente que pasada la segunda semana la curva no mostro cambios, incrementándose como se esperaba para obtener su madurez fisiológica, todo como consecuencia del inadecuado almacenamiento, ya que no se dieron las condiciones al fruto para su crecimiento y desarrollo, impidiendo como tal su maduración correcta.

Después de 28 días de almacenamiento a 10ºC se observaron indicios de deshidratación en algunos de los tomates, evidenciados por la presencia de arrugas, sobre todo en los pintones, por lo que se recomienda para éste un almacenamiento máximo por 2 semanas a dicha temperatura, a fin de mantener el producto en un estado óptimo.

Cantwell (2001) señaló que los tomates almacenados a temperaturas mayores a 15ºC pierden más agua y se arrugan, mientras que a dicha temperatura pueden alcanzar una vida útil de 3 a 5 semanas.

Conclusiones

El haber analizado el tomate en estas condiciones de temperatura nos permitió determinar cuál era la incidencia de la temperatura sobre la I.R., y cuál era el efecto producido sobre el producto analizado.

La temperatura adecuada para obtener una buena maduración del tomate es de 18-21°C; 90-95% HR para una maduración normal, 14-16°C para una maduración lenta (por ejemplo, en tránsito). Los tomates son sensibles al daño por frío a temperaturas inferiores a 10°C si se les mantiene en estas condiciones por 2 semanas o a 5°C por un período mayor a los 6-8 días.

Otra forma de cuantificar la producción de CO2 en nuestro producto es medir los SST, ya que respecto contenido de ºBRIX que presente mayor o menor será su respiración, por la relación existente entre el grado de madurez y la I.R. Por lo que si nuestro producto hubiera estado más maduro mayor hubiera sido su actividad respiratoria.

Es de gran importancia controlar variables como la temperatura ya que ella influye directamente sobre la respiración y permite que se incremente la temperatura del producto, igualmente incrementará velocidad de la respiración, generando una mayor cantidad de calor. Así, que manteniendo baja la temperatura, podemos reducir la respiración del producto y ayudar a prolongar su vida de postcosecha.

Bibliografía

Cáceres I, Mulkay, Rodríguez J. (1996). Conservación de productos hortofrutícolas. Instituto de investigaciones en fruticultura tropical.

Cantwell Rubén (2001). Cambios fisiológicos, texturales, fisicoquímicos micro estructurales del tomate (Lycopersicon esculentum Mill.). En postcosecha.

Carballo S. y Scalone M. (2005). Efecto de la Temperatura y Aplicación Post-cosecha de Hielo Seco en la Calidad y Vida Útil de Frutillas. INIA-JUNAGRA.

Eva Mª Almenar Rosaleny. (2005). Envasado activo de fresas silvestres. Departamento de Bromatología, Salud Pública y Medicina legal. Universitat de VALENCIA. Servei de Publicacions.

Ciro J. Arias Velásquez. (2000). Manual de manejo postcosecha de frutas tropicales (Papaya, piña, plátano, cítricos). Técnicas mejoradas de postcosecha, procesamiento y comercialización de frutas. Consultor FAO Julio Toledo Hevia

Viale delle Terme di Caracalla (1987). Manual para el mejoramiento del manejo postcosecha de frutas y hortalizas. Oficina regional de la FAO para América Latina y el Caribe. Santiago, Chile.

Manual de capacitación (1993). Prevención de pérdidas de alimentos postcosecha: frutas, hortalizas, raíces y tubérculos. Organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación FAO. Roma.

REINA, Carlos E. (1998). Manejo postcosecha y evaluación de calidad en Tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) que se comercializa en la ciudad de Neiva. Universidad Sur Colombia, Facultad de Ingeniería. Neiva.

Anexos

Anexo 1.

Anexo 2

Anexo 3.

Aparición irregular del color o manchado, suavización prematura, picado (depresiones en la superficie).

Determinacion de La Tasa Respiratoria en El Tomate

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