ESTUDIO COMPARATIVO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE TRES VARIEDADES DE GUAYABA BLANCA (Psidium guajava L.) DURANTE SU MADURACIÓN

COMPARATIVE STUDY OF VOLATILE COMPOUNDS OF THREE WHITE GUAVA VARIETIES (Psidium guajava L.) DURING RIPENING

ESTUDO COMPARATIVO DE COMPOSTOS VOLÁTEIS DE TRÊS VARIEDADES DE GOIABA BRANCA (Psidium guajava L.) DURANTE A MATURAÇÃO

Johanna Cantillo¹, Diana C. Sinuco^2,3, María E. Solarte¹'⁴, Luz M. Melgarejo¹

1 Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Bogotá, Colombia.

2 Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Bogotá, Colombia.

3 dcsinucol@unal.edu.co

4 Departamento de Biología, Universidad de Nariño, Pasto, Colombia.

Recibido: 29/11/10 - Aceptado: 29/04/11

RESUMEN

La formación de los compuestos volátiles durante la maduración de la guayaba (Psidium guajava L.) ha sido un aspecto ampliamente estudiado; sin embargo, se desconocen los cambios de estos compuestos en variedades blancas de los cultivos colombianos como Guavatá Victoria (GV), Regional Blanca (RB) y Ráquira (RQ). Se utilizó el método Headspace-Microextracción en Fase Sólida (HS-MEFS) para comparar los perfiles olfativos de tres variedades de guayaba blanca de la región de la hoya del río Suárez (Santander, Colombia) durante tres etapas de maduración (verde, pintón y maduro). En las tres variedades se presentó un comportamiento similar, los aldehidos C-6 (hexanal, (Z)-3-hexenal y (E)-2-hexenal) responsables de la nota verde disminuyen durante la maduración, mientras que el contenido de ésteres (acetato de hexilo y acetato de (Z)-3-hexenilo) aumenta produciéndose las notas dulce y frutal características de la fruta madura. Los compuestos ácidos, furánicos y alcoholes se observan en bajas proporciones durante las tres etapas. El análisis de los compuestos volátiles mediante HS-MEFS permitió establecer una relación entre la transformación de compuestos aldehídos C6, responsables de la nota verde, en ésteres análogos, a los cuales se les atribuye la nota frutal característica durante el proceso de maduración.

Palabras clave: guayaba blanca, compuestos volátiles, HS-MEFS, maduración.

ABSTRACT

The composition of volatile compounds during guava ripening (Psidium guajava L.) has been an aspect broadly studied. However, the changes of these compounds in representative white varieties from Colombia, like Guavatá Victoria (GV), Regional Blanca (RB) and Ráquira (RQ) are still unknown. Comparison of the aroma profiles was done using heads-pace-Solid Phase Micro Extraction (HS-SPME) for three white guava varieties from the Suárez River Basin region (Santander, Colombia) during three maturation stages (green, half-ripened and ripen). The three varieties presented a similar behavior, the C6- aldehydes (hexanal, (Z)-3-hexenal and (E)-2-hexenal) characterized for a green note diminished during ripening, while ester amounts (hexyl acetate and (Z)-3-hexenyl acetate) increase, producing sweet and fruity notes characteristics in a ripen fruit. The acids, furanics and alcohol compounds are present in low proportions at the three stages. Through HS-SPME analysis, we established a relation between C6-aldehy-des compounds transformation, responsible of the green note, into analogue esters that contribute to the fruity note during the ripening process.

Key words: White guava, volatile compounds, HS-SPME, ripening.

RESUMO

A formação dos compostos voláteis durante o processo de amadurecimento da goiaba (Psidium guajava L.) tem sido muito estudada. Entretanto, pouco se conhece sobre as mudanças desses compostos nas variedades brancas representadas pela Guavatá Victoria (GV), Regional Blanca (RB) e Ráquira (RQ) na região do rio Suárez (Santander-Colômbia). O emprego da técnica HS-MEFS (Heads-pace-Microextração em fase sólida) para comparar o perfil olfativo durante as etapas da maturação (verde, semimaduro e maduro) mostrou um comportamento similar nas três variedades de goiaba branca: os aldeídos C-6 (hexanal, (Z)-3-hexe-nal e (E)-2-hexenal), caracterizados por uma nota verde, diminuíram ao longo do amadurecimento, enquanto que o conteúdo de ésteres (acetato de hexilo e acetato de (Z)-3-hexenilo) aumentou, produzindo as notas doces e frutal caracteristicas da fruta madura. Os compostos ácidos, furânicos e alcoólicos foram observados em baixas concentrações nas três etapas de maturação. Por fim, a técnica HS-MEFS permitiu detectar a rápida transformação dos compostos aldeídos C6, causadores da nota verde em ésteres análogos que causam a nota frutal durante o processo da maturação.

Palavras-chave: Goiaba branca, compostos voláteis, HS-MEFS, maturação.

INTRODUCCIÓN

La guayaba (Psidium guajava L.) es una fruta nativa de los trópicos de América, perteneciente a la familia Myrtaceae.En Colombia se cultiva especialmente en sistemas agrosilvopastoriles o en forma semisilvestre en los departamentos de Santander y Boyacá. El fruto se puede diferenciar por su forma (redonda o piridiforme), tamaño, peso (100 - 300 g) y color de la pulpa (roja o blanca). Entre los materiales de pulpa blanca cultivados en la región de la hoya del río Suárez se destacan las variedades Guavatá Victoria, Regional Blanca y Ráquira Blanca (1,2). La guayaba Guavatá Victoria se caracteriza por ser la de mayor tamaño y poseer una intensa nota azufrada; la variedad Regional Blanca es utilizada en la industria del bocadillo por su agradable aroma y alto contenido de pectina; mientras que la variedad Ráquira Blanca se caracteriza por un sabor muy dulce (1).

Durante la maduración de la guayaba ocurre un gran número de cambios fisiológicos, bioquímicos y estructurales, incluidos la degradación de almidón, la producción de azúcares, la degradación de la pared celular y la síntesis de pigmentos y compuestos volátiles (2-8).

El estudio de la composición de volátiles ha sido abordado con frutas provenientes de Taiwan (9), India (10) y Brasil (11). En general, la composición en volátiles de los frutos depende considerablemente de la variedad, el grado de madurez y el sitio de origen. Estos estudios han mostrado que, en las frutas maduras, los ésteres acetato de (Z)-3-hexenilo y acetato de (E)-3-hexenilo y los sesquiterpenos: cariofileno, α-humuleno y β-bisaboleno son los componentes mayoritarios, mientras que en frutas no maduras predominan los compuestos aldehídos como (E)-2-he-xenal y (Z)-3-hexenal (9-11).

Dado que el cultivo de la guayaba representa un renglón económico importante para la región de la hoya del río Suárez, el objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la maduración en la composición en volátiles de tres variedades de guayaba blanca de la región, mediante el uso de HS-MEFS (headspace-Microextracción en Fase Sólida) como técnica de análisis rutinario para ofrecer un instrumento de seguimiento del cultivo y posible manejo poscosecha de la guayaba.

MATERIALES Y MÉTODOS Material vegetal

Se utilizaron tres variedades de guayaba: Guavatá Victoria (GV), Regional Blanca (RB) y Ráquira Blanca (RQ), recolectadas de manera aleatoria en fincas con sistemas silvopastoriles en la región de la hoya del río Suárez del municipio de Puente Nacional en el departamento de Santander (Colombia). Las frutas fueron cosechadas manualmente durante la mañana a los 150, 160 y 170 días después de antesis y transportadas vía terrestre bajo refrigeración (8° C). Las frutas se clasificaron en tres estados de madurez: verde, pintón y maduro, de acuerdo con el color de su cáscara, la firmeza y las propiedades químicas como pH, sólidos solubles (SS) y acidez titulable (AT).

El color de la cáscara fue medido con un colorímetro Hunterlab® Labscan XE (1.00 paso de luz) en diferentes áreas (sobre el eje ecuatorial y longitudinal). La firmeza fue medida en un penetrómetro Bertuzzi (Fruit pressure tester) FT327 equipado con un émbolo de punta de 8 mm; las lecturas se hicieron en dos puntos opuestos de la zona ecuatorial del fruto sin piel. El pH fue medido en el puré de la fruta con un equipo Hitachi pH-meter. El contenido de sólidos solubles fue medido directamente en el puré de la fruta con un refractómetro Atago HSR-500 y los resultados fueron expresados como °Brix (12). La acidez titulable fue determinada por titulación de 5,0 mL de jugo de fruta hasta alcanzar un pH 8,1 con una solución de NaOH 0,1 N y expresada como porcentaje de ácido cítrico por cada 100 g de fruta (13). Todas las mediciones fueron hechas por triplicado y se sometieron a análisis estadístico para obtener el valor promedio y la desviación estándar.

Extracción de compuestos volátiles

Los compuestos volátiles de las variedades de guayaba fueron extraídos por HSMEFS el mismo día de su recolección y por triplicado. Para la extracción se usó la fibra CAR/PDMS (50/30 µn, Supelco). Los análisis se realizaron con 5g de fruta en un vial herméticamente cerrado de 10 mL, que se mantuvo durante un tiempo de equilibrio de 45 minutos a 20 °C, tiempo después del cual se realizó la extracción de la muestra con un tiempo de muestreo de 1 hora. Los compuestos retenidos se desorbieron en el puerto de inyección de un cromatógrafo de gases en modo splitless a 250 °C durante 5 minutos.

Análisis cromatográfico

Para el análisis por CG-O se empleó un cromatógrafo de gases HP5890 (Hewlett Packard) usando Helio como gas de arrastre. Se empleó una columna DBFFAP (J&W Scientific, 30 m x 0,25 mm x 0,32 µm) a una presión en la cabeza de la columna de 70 kPa. El efluente cromatográfico se dividió con un divisor de cuarzo para obtener respuesta simultánea en el detector fotomètrico de llama (FID) y el puerto de olfacción (O). Los dos detectores se mantuvieron a 250 °C. El FID fue operado con hidrógeno (20 ml/min) y aire (200 ml/min) y con nitrógeno como gas auxiliar (30 ml/min). El detector olfatométrico consistió en un tubo de aluminio (8 cm x 2,5 cm d.i.) que se mantuvo a 250 °C, al final del cual se ubicaba un panelista entrenado en la detección de notas olfativas de los compuestos que eluyen de la columna. Una vez percibido un aroma, este se indicó en el cromatograma y se describió la percepción olfativa.

Elprogramadetemperaturafue40°C por 2 minutos, calentamiento a una velocidad de 6 °C/min hasta 190 °C y calentamiento a una velocidad de 12 °C/min hasta 240 °C, donde se mantuvo por 5 minutos.

El análisis por CG-EM se realizó en un cromatógrafo de gases Shimadzu GC17A acoplado a un detector selectivo de masas QP5050, con un software de adquisición de datos Class5K. Los iones se monitorearon en el rango m/z 30-350 u, utilizando el mismo programa de temperatura del análisis por CG-O con una columna FFAP.

El cálculo de los índices de retención se realizó por la relación de los tiempos de retención de los analitos con los tiempos de retención de una mezcla de parafinas patrón (C6-C26). La identificación de los compuestos volátiles se realizó por comparación con muestras auténticas de los índices de retención, el espectro de masas y las propiedades olfativas detectadas por CG-O.

Análisis olfativo

El análisis olfativo fue realizado por evaluación ortonasal de 20 g de guayaba en viales ámbar con tapa (7 cm x 3 cm d.i). Un panel sensorial entrenado compuesto por 8 a 10 panelistas evaluó el aroma de los diferentes estados de madurez de las variedades de guayaba estudiadas mediante su evaluación individual frente a una lista de descriptores. Los descriptores usados fueron definidos previamente como butanoato de etilo (frutal), 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2fí)-furanona (dulce-caramelo), (Z)- 3-hexenal (verde), acetaldehído (fresco) y acetato de 3-sulfanil-hexilo (azufrada) (14). La intensidad de cada descriptor fue evaluada en una escala de intervalo estructurado de 0 a 3, donde 0 corresponde a la ausencia de la percepción del descriptor; 1 débil; 2 modeado y 3 fuerte. Mediante estadística no paramétrica se establecieron las diferencias de los descriptores entre los estados de madurez para cada una de las variedades estudiadas. Los resultados se representaron mediante un diagrama de superficie.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

De acuerdo con los parámetros fisicoquímicos, se definieron tres estados de madurez que corresponden a frutas verdes, pintonas y maduras. La caracterización de cada estado de maduración se presenta en la Tabla 1.

Con la maduración, se observa que el pH y los SS aumentan, mientras que la AT disminuye, debido al consumo de los ácidos orgánicos como sustrato de la respiración, mientras que una alta cantidad de SS se explica por la traslocación de azúcares y degradación de pectinas que conducen a la disminución de la firmeza a medida que el fruto madura (1). El color establecido por el ángulo Hue (H) muestra el cambio significativo de este parámetro con la maduración de la guayaba en las tres variedades.

Los perfiles olfativos de las guayabas GV, RB y RQ en los tres estados de madurez evaluados se presentan en la Figura 1. El comportamiento general fue similar en las tres variedades; con la maduración disminuyen las notas verde y fresca, y aumentan las notas dulce, frutal y azufrada. El perfil olfativo en los estados verde y pintón se caracterizó por las notas fresca y verde, mientras que en el estado maduro las notas azufrada, frutal y dulce son las más reconocidas. En el aroma de la variedad GV, la percepción de una nota azufrada se intensifica con la maduración de la fruta, siendo muy fuerte y asociada por algunos panelistas a un carácter desagradable.

Cada uno de los extractos obtenidos por HS-MEFS se analizó por cromatografía de gases acoplada a olfatometría (CG-O) y por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (CG-EM). En la Tabla 2 se presentan la identificación y la cuantificación de los compuestos detectados, así como sus notas olfativas detectadas a la salida del puerto de olfacción.

En los volátiles de la guayaba GV se observa que el contenido de hexanal, (Z)-3-hexenal y (£)-2-hexenal disminuye con la maduración, mientras que aumenta el contenido de acetato de (Z)-3-hexenilo. En las tres variedades, el contenido de hexanol y (Z)-3-hexenol permanece casi constante durante el proceso de maduración. Dado que las enzimas no fueron desactivadas durante el muestreo HSMEFS, las cantidades determinadas para esta clase de compuestos corresponden a la suma del contenido endógeno y al formado por la acción enzimática de la 13-hidroperoxi C18:2yC18:3liasasobre los ácidos linolénico y linoleico (6).

Las tres variedades de guayaba blanca exhiben una tendencia semejante en la proporción de los compuestos volátiles identificados, siendo los aldehídos C-6 los de mayor concentración durante las primeras etapas de maduración, seguidos por los ésteres, que aumentan durante las últimas etapas del proceso. Sin embargo, se puede observar un comportamiento particular de los ésteres de RB, cuya concentración (47,6%) es más alta que la de los aldehidos (23,3%) en el estado pintón. Por el contrario, los compuestos furánicos, ácidos y alcoholes se presentan en concentraciones bajas (1-8%) durante las tres etapas de maduración en las tres variedades (Figura 2).

Se ha demostrado que los cambios en la composición de los compuestos volátiles de la guayaba son un efecto de la producción de etileno durante su maduración, el cual controla la acumulación de cada uno de los compuestos dependiendo de su estadio (15). La variedad GV presenta una producción de etileno mayor en comparación con las otras variedades blancas (16), lo que coincide con una mayor producción de volátiles del tipo aldehídos C-6 (Figura 3).

Los resultados obtenidos por extracción mediante HS-MEFS coinciden con los obtenidos por extracción SAFE para guayaba RB. En esta variedad se observó la reducción de aldehidos C-6 y compuestos azufrados con el transcurso de la maduración, mientras que aumenta la formación de ésteres y compuestos furánicos (5). Los compuestos azufrados causantes de la nota azufrada no son extraídos por HS-MEFS en las condiciones de análisis.

Otros estudios realizados mediante HS-MEFS con guayabas provenientes de Francia (17) y Brasil (18,19) presentan lactonas y terpenos entre los componentes mayoritarios del HS de estas frutas, los cuales no fueron detectados en las variedades colombianas.

CONCLUSIONES

La formación de compuestos volátiles en la guayaba es un proceso dinámico en el cual la concentración de los constituyentes cambia tanto cuantitativa como cualitativamente según la variedad, el estado de madurez y la procedencia.

Este estudio reporta la composición en volátiles de tres variedades de guayaba blanca según el estado de maduración. Estos resultados permiten establecer el uso de HS-MEFS como método de seguimiento rápido e in-situ de la degradación de hexanal y (Z)-3-hexenal y la formación de ésteres análogos con el transcurso de la maduración en las tres variedades de guayaba blanca cultivadas en la región de la hoya del río Suárez.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen el apoyo económico brindado por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de Colombia a través del proyecto Caracterización Eco-fisiológica de Variedades de Guayaba por Función de Uso, programa de investigación Desarrollo de Productos Funcionales Promisorios a Partir de la Guayaba para el Fortalecimiento de la Cadena Productiva.

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