frutas - Aula Virtual FCEQyN

FRUTAS
LUCILA SÁNCHEZ BOADO
BIOQUÍMICA
MAGÍSTER EN TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS
BROMATOLOGÍA y NUTRICIÓN
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS QUÍMICAS y NATURALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES
2012
Formación del fruto
Drupa, o fruto de hueso
durazno
Pomo, o fruta de pepita
manzana
1
Botánicamente un fruto es un ovario maduro o bien un ovario y sus
partes adyacentes, es el órgano portador de la semilla.
Las frutas aquí consideradas, pertenecen a las familias de las
rosáceas que incluye la mayoría de las frutas del mercado: manzanas,
peras, duraznos, fresas, membrillos, ciruelas, cereza, y damascos.
Las manzanas y peras, se llaman pomos o frutas de pepitas y
pertenecen al grupo de los falsos frutos, así como las frutillas y
fresones , pues su parte comestible es el receptáculo o eje floral.
Los duraznos, damascos, ciruelas y cerezas son drupas o frutas de
hueso y la parte comestible es el mesocarpio.
La composición de las frutas depende de: Variedad
Grado de madurez
Condiciones de cultivo
Clima
Generalidades de las frutas
Frutas pequeñas: kiwi, uvas, frutas del bosque o frutos rojos(“berries”) como
moras, arándanos azules, arándanos rojos, frambuesas, fresas, etc
Son en general no climatéricas salvo el kiwi y el arándano azul .
Poseen una actividad respiratoria baja.
Pomos: manzanas, peras y membrillo. Son climatéricas salvo algunas peras
asiáticas, con una actividad respiratoria baja a moderada.
Drupas: duraznos, pelones, ciruelas, damascos y cerezas. Son climatéricos con
actividad respiratoria moderada . Las cerezas son no climatéricas.
Frutas subtropicales: palta, chirimoya, cítricos (naranja pomelo, limón, pomelo
rosado y quinoto), dátiles, higos, dátiles chinos, longan, níspero, lichis, olivas,
caquis y granadas. Sólo la palta, la chirimoya, el higo y caqui son climatéricos, el
resto son no climatéricos. Sus actividades respiratorias son muy variadas.
Frutas tropicales: plátanos, mango, ananá, fruto de la pasión, mamón, fruto del
pan, jackfruit, guayava, mangostán, sapote y la carambola.
Sus actividades respiratorias son muy variadas. En general son climatéricos salvo
el ananá.
2
Frutas pequeñas
uvas
frutos del bosque
kiwi
Drupas
ciruelas
damasco
durazno
Pomos
Pera
manzana
membrillo
lichi
longan
Caqui
granada
Frutas subtropicales
dátiles
níspero
palta
higos
3
mangostán
Bananas
Guanábana
Fruto del pan
Frutas tropicales
Chirimoya
Maracuyá o
fruta de la pasión
Carambóla
Guayava
Mamón
Jackfruit
Ananá
Sapodilla
Mango
Composición química de frutas
4
Composición química de la parte comestible de las frutas
Componente
%*
Durazno Damasco
Ciruela
Cerezas
dulces
Cerezas
ácidas
Manzana
Pera
Frutilla
AGUA
77 - 90
78 – 93
76 – 92
78 - 86
78 – 88
78 - 93
78 – 90
78 - 93
AZUCARES
TOTALES
6 – 16
3 – 16
3 – 16
10 - 17
7 - 15
3 - 15
6 -14
3 - 10
PROTEINAS
0,3 – 0,9
0,5 – 1,3
0,5 – 1,0
0,5 –1,3
0,8 – 1,1
0,1 – 0,4
0,2 – 0,7
0,3 – 0,9
GRASA
ACIDEZ
meq/100g
0,1
0,1
0,1 - 0,6
0,5 – 0,8
0,5
0,1 - 0,7
0,1 – 0,5
Tz - 0,6
4 - 17
5 – 38
7 - 43
2 – 14
6 - 30
3 - 41
1 - 22
7 – 32
PECTINAS
0,6 – 1,0
0,5 – 1,3
0,3 – 1,5
0,1 – 0,8
0,1 – 0,4
0,1 – 0,6
0,1 – 0,9
0,1 – 0,9
CENIZAS
0,3 – 0,6
0,4 – 1,0
0,3 - 0,7
0,3 - 0,7
0,3 – 0,6
0,2 – 0,5
0,2 – 0,4
0,2 – 0,8
FIBRA
0,3 – 1,4
0,5 – 2,1
0,4 - 2,5
0,3 – 1,7
0,6 – 2,4
0,9 – 2,9
0,5 – 2,2
*Cada 100 g de parte comestible de fruta
Hidratos de carbono
Azúcares y derivados en las drupas
Los monosacáridos principales son la glucosa y la fructuosa, la
primera en mayor proporción.
La sacarosa es el azúcar más abundante (excepto en cerezas).
Se presentan algunos oligosacáridos como la rafinosa.
Todas las drupas contienen sorbitol. En la naturaleza el sorbitol es
uno de los tres compuestos principales (sacarosa , almidón y sorbitol)
producidos por la fotosíntesis en las hojas adultas de plantas de las los
pomos, drupas y fresas.
Sorbitol
Rafinosa
5
Azúcares y derivados en los pomos
Los monosacáridos principales son la glucosa y la fructosa, la
proporción de fructuosa es mayor en las etapas finales del desarrollo
del fruto.
Otros monosacáridos son xilosa, galactosa y manosa.
En las manzanas y peras, la sacarosa aumenta de concentración
permanentemente desde el desarrollo del fruto hasta la maduración.
Azúcares y derivados en frutillas
La proporción de azúcares reductores es mayor que la de sacarosa.
Se han detectado xilosa como componente de la fracción de azúcares
de las frutillas.
xilosa
galactosa
manosa
Contenido en azúcares de la porción comestible de las frutas
FRUTO
GLUCOSA %
FRUCTUOSA %
SACAROSA %
Durazno
1,47
0,93
6,66
Damasco
1,93
0,37
4,35
Ciruela
4,00
1,34
4,26
Cereza
4,70
7,24
0 – 0,63
Manzana
1,72
6,08
3,62
Pera
2,44
7,00
0,98
Frutilla
2,59
2,32
1,30
6
Almidón
Se presenta sólo en concentraciones muy bajas, del 0,4 al 2 %.
Aumenta inicialmente luego disminuye en el momento de la maduración.
El almidón es el único carbohidrato que se encuentra en forma de
gránulos y está constituido por dos fracciones:
Amilosa
Es un homopolímero lineal constituido por unidades de D-glucosa
unidas por enlaces α-1,4.
Amilopectina
Es homopolímero ramificado de elevado peso molecular, constituido
por unidades de D-glucosa unidas por enlaces α-1,4 y ramificaciones α1,6.
cadena de
amilosa
Amilopectina
Cambios en la composición de la banana durante la maduración
Almidón
25
20
15
%
10
5
0
1
Verde
2
3
4
5
6
7
8
Sobremaduro
Azúcares
20
18
16
14
12
% 10
8
6
4
2
0
1
Verde
2
3
4
5
6
7
8
Sobremaduro
7
Definición de fibra dietaria
Es la porción comestible de las plantas, y carbohidratos análogos
que son resistentes a la digestión y absorción en el intestino
delgado humano, con fermentación total o parcial en el intestino
grueso.
Incluye polisacáridos,
asociadas.
oligosacáridos,
lignina
y
sustancias
Promueve efectos fisiológicos benéficos como laxación, y/o
disminución de la glucosa y/o el colesterol plasmático.
Contenido de fibra dietaria de algunas frutas
γ/100γ
8
Componentes de la fibra
La hemicelulosa junto con la celulosa y las pectinas constituyen las
paredes celulares. La pectina es el principal material de unión de las
fibras de celulosa enlazante de la pared celular de los vegetales y frutas.
La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de
moléculas de glucosa, es rígido, insoluble en agua, y contiene desde
varios cientos hasta varios miles de unidades de glucosa.
La hemicelulosa es un heteropolisacárido de una gran variedad de
pentosas, hexosas y sus correspondientes ácidos urónicos.
Las hemicelulosas están formadas por una cadena base donde se
repite la unidad estructural unidas por enlaces β-1,4 y cadenas laterales
unidas por enlaces α 1,6 . La unidad estructural varía para cada
hemicelulosa.
Pectinas
Polisacáridos compuestos de una cadena lineal de moléculas
de ácido D-galacturónico.
Las pectinas de bajo metoxilo pueden formar geles en
presencia de Ca, mientras que las de alto metoxilo gelifican a pH
ácido y en presencia de una concentración elevada de azúcar.
Estos geles son de uso frecuente en mermeladas, confituras y
conservas de frutos. En otros casos, la aplicación consiste en la
eliminación de las pectinas de un producto. Por ejemplo en la
clarificación de jugos.
Ácido D-galacturónico
Pectina
9
Lípidos
Si bien los frutos presentan una escasa cantidad de lípidos las
semillas son ricas en aceites.
En los pomos son importantes los lípidos que se encuentran en la
epidermis.
Controlan la transpiración y protegen al fruto de la deshidratación
como de agentes atmosféricos, insectos y parásitos.
Los lípidos de la cutícula son de dos tipos: ceras y cutina.
Las ceras son ésteres de ácidos grasos con monoalcoholes de
cadena larga. También la componen hidrocarburos y ácidos grasos,
cetonas y alcoholes de peso molecular elevado proveyendo así su
característica hidrofóbica.
En el extracto de éter de petróleo de pieles de cerezas se han
encontrado: ácido linoleico, oleico, palmítico y esteárico. En el extracto
de éter etílico se detectó el ácido ursólico.
La cutina está constituida por estólidos, donde la función ácido de
una molécula está esterificada con la alcohólica de la otra.
Ácido ursólico
Estólido de la cutina
10
Ácidos en drupas
Son fundamentalmente: ácido málico, ácido cítrico y ácido quínico.
El ácido málico es el predominante en ciruelas y cerezas.
Los ácidos aumentan en la primera fase del desarrollo del fruto y
disminuyen en la maduración.
Ácidos en pomos
Los principales ácidos son el málico y el cítrico. En las manzanas
el principal es el málico, en otras frutas el cítrico.
Varían con el desarrollo y la maduración de las frutas.
Composición de los ácidos de las drupas y pomos
Fruta
Ácido málico %
Ácido cítrico %
Ácido quínico %
Duraznos
20 - 64
12 - 36
16 - 40
Damascos
50 - 90
10-50
3
Ciruelas
hasta 90
hasta 2,5
hasta 25
Frutillas
10
70 - 90
Cerezas
Hasta 95
hasta 2,0
1-2
80 - 90
10
hasta 30
30
60
Manzanas
Peras
Acido quínico
Ácido cítrico
Acido Málico
11
Variaciones mas importantes de la composición química
de las drupas durante la maduración
En la primera fase del desarrollo del fruto de los damascos y
duraznos, los azúcares reductores se encuentran en mayor
proporción que la sacarosa.
Durante la maduración las sustancias pécticas insolubles
(protopectinas) son degradadas a formas solubles y a su vez estas a
formas más simples por medio de enzimas.
En la última fase de maduración se produce un notable aumento
de la sacarosa y una ligera disminución de los azúcares reductores.
El ataque enzimático se ve claramente en el caso de los frutos de
hueso en los que éste se separa fácilmente de la pulpa.
Variaciones mas importantes de la composición química
de los pomos durante la maduración
En la primeras semanas del fruto la glucosa es mayor que la de la
fructosa, la fructosa continúa aumentando aún después de la
recolección. La glucosa se mantiene estable.
En manzanas y peras la sacarosa experimenta un constante aumento
hasta la recolección.
En manzanas y peras el almidón esta presente en trazas.
Hay un aumento inicial del almidón hasta alcanzar un máximo a los 50
o 60 días.
Las que poseen máximos mas bajos maduran antes.
12
COMPUESTOS NITROGENADOS
El contenido de proteínas es bajo.
El 75% del nitrógeno de la manzana se halla como aminoácidos y
otros compuestos como aminas, purinas, pirimidinas nuceleóisdos,
betaínas, alcaloides y porfirinas.
Las sustancias nitrogenadas simples
son utilizadas
para
detección de adulteraciones, por ejemplo, la ausencia de prolina en
frutillas.
Los derivados de la hidroxifenilxantina son los responsables del
efecto laxante de las ciruelas al estimular la musculatura lisa del
colon.
prolina
AROMAS
Junto con el color son las características organolépticas más
atractivas de las frutas.
La concentración de sustancias aromáticas es muy pequeña menos
de 100 mg/kg.
Abundan ésteres, alcoholes, aldehídos, cetonas, lactonas y
derivados terpénicos.
Su
estudio
de
realiza
mediante
cromatografía
gas-líquido,
espectrometría de masas, RMN, espectrofotometría de IR y UV.
13
PIGMENTOS DE LAS FRUTAS
Clorofila
Pigmentos
Antocianinas
140
Flavonoides
Flavonoles
800
Carotenoides
Rojo (metoxi)
Azul (oxidrilos)
Púrpura
Amarillos
Amarillos
Rojos
Antocianina = Antocianidina + glúcidos
Glucosa
Ramnosa
Galactosa
Arabinosa
Safrosa
Aglicona (Antocianidina)
catión flavilo
antocianidinas
antocianidina
pelargonidina
peonidina
malvidina
14
Flavonoles
Aglicona de las
antocianinas
Aglicona de los flavonoles
Flavonoles mas conocidos
Kempferol
Quercetina
Miricetina
Esterificación con
Glucosa
Ramnosa
Galactosa
Arabinosa
Xilosa
Vitaminas
Las frutas son importantes fuentes de vitaminas C y precursores de
vitamina A.
Contienen otras vitaminas pero no son importantes en la dieta.
En el durazno existe un gradiente en el contenido de vitamina C
desde la piel, la más rica, hasta la porción carnosa próxima al
hueso, que es la más pobre.
En las manzanas el contenido de vitamina C de la piel es 5 veces el
de la pulpa.
En manzanas y peras la vitamina C crece con el desarrollo
disminuyendo en la maduración.
En las frutillas el máximo está durante la formación del color,
disminuyendo un poco en la cosecha.
15
Vitamina A
Todas las formas de la vitamina A
tienen un anillo Beta-ionona, el cual se
une a una cadena isoprenoide.
Esta estructura es esencial para que la
vitamina A sea activa.
La vitamina A se puede expresar en
Unidades Internacionales (UI) o como
equivalentes de retinol (ER).
1 UI vitamina A = 0.3 µg de retinol.
Las formas activas de la vitamina A son
el retinol, el retinal y el ácido retinoico.
Los carotenoides contribuyen desde el
tejido vegetal con actividad pro-vitamina
A.
De los 600 carotenoides conocidos sólo
50 poseen actividad pro-vitamina A.
Carotenoides
Responsables de los colores amarillo y rojo.
Son liposolubles. Incluyen a los carotenos (hidrocarburos) y a las
xantófilas (derivados oxigenados).
Su importancia radica en su actividad pro-vitamina A.
Los carotenoides en las plantas pueden existir en forma amorfa o en
soluciones de lípidos.
Los alimentos vegetales contienen en su mayoría α, β y Ŵ carotenos.
En general se encuentran en mayor proporción en la la piel de las
frutas que en la pulpa.
Pueden combinarse con azúcares y proteínas, o formar ésteres con
ácidos grasos Ej.: capsantina con ácido laúrico en la páprika.
Estructura de la Capsantina
16
Relaciones entre las estructuras del licopeno y β-caroteno en la que se indica la
simetría alrededor de los carbonos 15 - 15’ y la unidad repetitiva C5 (isopreno).
Carotenoides, estructura y actividad provitamina A
astaxantina
17
Causas de alteraciones en las frutas y hortalizas
Fisiología y metabolismo de la
Post-cosecha de los tejidos vegetales
Respiración
Los tejidos de las frutas luego de ser recolectados todavía
respiran y desarrollan actividades metabólicas a expensas de los
componentes que contienen.
La energía necesaria se obtiene de la oxidación de azúcares y de
otros sustratos, como ácidos orgánicos, con formación de CO2 y
agua.
Los vegetales con un elevado consumo de oxígeno o rápida
producción de CO2 suelen ser perecederos.
Los vegetales que presentan velocidades de respiración lentas, se
mantienen en almacenamiento sin problemas durante más tiempo.
18
Coeficiente Respiratorio
El coeficiente respiratorio (CR) se define como la relación entre el
volumen de CO2 liberado y el de O2 consumido durante un tiempo
determinado.
V CO2 producido
CR =
V O2 consumido
Coeficiente
Respiratorio
Sistemas
Hojas ricas en carbohidratos
1
Semillas con almidón germinado
1
Semillas de lino
0,6
Manzanas maduras en aire
1
Manzanas sobremaduras en aire
Se incrementa en el
climaterio con la
maduración.
Es normalmente un
indicador de la vida
útil de los vegetales .
1,3
Cuando el sustrato es un lípido el CR <1 y si es un hidrato de carbono el CR >1.
Importancia de la respiración en la post-cosecha según
-Consumo de O2
-Producción de CO2
Producto
Arvejas
Respiración (mg de CO2 / kg h)
Vida útil (semanas)
5°C
25 ° C
5°C
50
475
1
Espárragos
45
260
2-3
Palta
10
400
2-4
Nabo
6
17
16 - 20
Manzanas
3
30
12 - 32
19
Ritmo de respiración
20
Modelo climatérico de respiración
La mayoría de las frutas muestran una elevación característica de la
velocidad respiratoria más o menos coincidente con los cambios de
color, sabor y textura que tipifican la maduración y comienzo de la
senescencia.
Es coincidente con un pico de producción de etileno.
Las frutas no climatéricas a menudo maduran más lentamente.
Relación existente entre actividad respiratoria y
vida útil de almacenamiento
21
Relación entre la actividad respiratoria y la temperatura
de almacenamiento
Coeficiente de temperatura para
intervalos de 10 grados
Q10 = CR2 / CR1
Describe como varía la
respiración con la variación de
la temperatura.
Q10 entre 0-10 ºC = 2,5 - 4
Cambios metabólicos secundarios
Cambios en los constituyentes de las paredes celulares (pectinasas,
celulasas, hemicelulasas)
Transformaciones almidón – azúcar y viceversa
Transformaciones de ácidos
Metabolismo de los lípidos
Tomates variedad Flavr Savr ™ (AKA ® MacGregor)
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Mecanismos de control de cambios bioquímicos: Hormonas
Etileno
“Hormona de la maduración”
“Hormona de las lesiones”
Giberelina
Aumenta la producción de amilasas
en el molido de los granos
Aumenta el tamaño de las uvas
Manejo y almacenamiento de las frutas frescas
Daño mecánico
Metabolitos del estrés
Pardeamiento
Temperatura
Daños por baja temperatura
Daños por altas temperatura
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Atmósferas controladas
Se entiende por atmósfera controlada al sistema de
almacenamiento en el que la proporción de oxígeno y/o CO2 en la
atmósfera ha sido modificada, controlándose sus concentraciones
con una precisión de +/- 1 %.
En cambio el almacenamiento en atmósfera modificada el
control de la concentración de los gases es menos estricto, y la
composición de la atmósfera se logra por el mismo proceso
respiratorio o por la sublimación de hielo seco con que se refrigera.
Mediante estos mecanismos se retarda la respiración y se reduce
el efecto autocatalítico de la producción y acumulación de etileno y
el daño por el desarrollo de microorganismos.
Humedad
Generalmente
se
recomienda
almacenar
los
vegetales
a
humedades relativas elevadas, a fin de evitar las perdidas de agua
y mantener la turgencia de los tejidos.
A elevadas humedades relativas deben evitarse los gradientes de
temperaturas para que no se condense agua en la superficie y
favorezcan el desarrollo de microorganismos.
El almacenamiento a bajas humedades relativas puede provocar
fallas en la maduración de las bananas, además las peras y los
tomates pueden exhibir una respiración
climatérica bimodal y sus índices de
maduración se intensifican.
24
Radiaciones ionizantes
Bajas dosis de radiación ionizantes son utilizadas con
éxito para prolongar la vida útil de ciertas frutas (mamón,
palta, otros frutos tropicales).
Altas dosis de radiaciones pueden provocar daños en los
tejidos.
Se suelen utilizar bactericidas, fungicidas, inhibidores de
la senescencia, del brotado, etc.
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