¹ Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Bogotá (Colombia).
² Facultad de Agronomía, Programa de Doctorado en Ciencias Agropecuarias Área Agraria, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá (Colombia).
³ Facultad de Agronomía, Departamento de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá (Colombia).
⁴ Autor para correspondencia. hebalagueral@unal.edu.co

Fecha de recepción: 11-09-2012 Aprobado para publicación: 28-11-2012

RESUMEN

El banano bocadillo es considerado uno de los productos hortofrutícolas promisorios exportables de Colombia, no obstante, es un producto altamente perecedero, por lo anterior es necesaria la evaluación de tecnologías de bajo costo que aumenten la conservación de estos frutos. El permanganato de potasio (KMnO₄) ha mostrado ser una herramienta eficaz en la conservación de diferentes frutos debido a que oxida al etileno. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del KMnO₄ en la conservación de frutos de banano bocadillo, para lo cual se utilizó un diseño en bloques completos al azar con arreglo factorial de 3 × 3 + 1, donde los bloques correspondieron a los tipos de arcillas (montmorillonita, caolinita, vermiculita y zeolita), el primer factor consistió en las dosis de KMnO₄ (0,5%; 1,0% y 1,5% con base en el peso fresco de los frutos) y el segundo factor fueron las dosis de arcilla (0,5%; 1,0% y 1,5%) usada como carrier del KMnO₄, más un testigo absoluto, los frutos fueron almacenados durante 16 días a temperatura ambiente y periódicamente se midió el índice de color (IC), sólidos solubles totales (SST), pérdida de peso, firmeza, acidez total titulable (ATT) y relación de madurez (RM). Los resultados obtenidos muestran que la mezcla de 1% de arcilla + 1,5% de KMnO₄ favoreció la conservación de bananito, debido a que presentó menor IC (-0,64); menores SST (12,08 °Brix), mayor firmeza (70,65 N) y menor RM (83,67). Por lo tanto, existe un efecto favorable en la conservación de los frutos de bananito cuando el KMnO₄ se encuentra en mayor proporción con respecto a su carrier.

Palabras clave adicionales: arcillas, maduración, poscosecha, oxidación de etileno.

ABSTRACT

The baby banana is considered one of the promising horticultural products exported from Colombia, however, it is a highly perishable product, whereby, it is necessary to carry out an evaluation of low-cost technologies that enhance the preservation of these fruits. Potassium permanganate (KMnO₄) has proven to be an effective tool in the conservation of different fruits because this product oxidizes ethylene. The aim of this study was to evaluate the effect of KMnO₄ in preserving fruits of the baby banana, for which a completely randomized design was used with a factorial arrangement of 3 × 3 + 1, wherein the blocks corresponded to the types of clays (montmorillonite, kaolinite, vermiculite and zeolite), the first factor was KMnO₄ doses (0.5%, 1.0% and 1.5% based on the fresh weight of fruit) and the second factor was clay doses (0.5%, 1.0% and 1.5%) used as carriers of KMnO₄, in addition to an absolute control. The fruits were stored for 16 days at room temperature and periodically measured for color index (CI), total soluble solids (TSS), weight loss, firmness, total titratable acidity (TTA) and maturity ratio (MR). The results showed that the mixture of 1% clay + 1.5% KMnO₄ favored baby banana conservation because this mixture had a lower CI (-0.64), lower TSS (12.08 °Brix), increased firmness (70.65 N) and had a lower MR (83.67). Therefore, there is a favorable effect on fruit conservation when KMnO₄ is greater than the respective carrier.

Additional key words: clay, ripening, postharvest, ethylene oxidation.

INTRODUCCIÓN

El bananito o banano bocadillo (Musa AA Simonds) es una especie frutal de la familia Musácea, es el único diploide comestible dentro del grupo Acuminata (Genoma A) (Castro, 2001). Los frutos son ricos en minerales como K y Ca, carbohidratos y vitaminas B3 y C (Morales, 2002). El área sembrada del cultivo en Colombia reportada para el 2011 fue de 4.426 ha, con una producción de 32.108 t y un rendimiento de 7,3 t ha^-1, siendo los principales departamentos productores Nariño, Putumayo, Santander y Valle del Cauca, los cuales representan el 86,0% del área sembrada en el país (Espinal et al., 2005; Agronet, 2012). El banano bocadillo es considerado un producto hortofrutícola promisorio de exportación para Colombia. Los principales mercados de este producto son Francia (50% de las exportaciones), Estados Unidos (34%), Italia (6%) y Suiza (6%) (Legiscomex, 2008) con un valor de las exportaciones de US$2,8 millones (Bonilla et al., 2009).

Los frutos de bananito son climatéricos y su máxima actividad respiratoria se alcanza a los 10 d de almacenamiento (180 mg CO₂ h^-1 kg^-1) a 18°C (Castro y Restrepo, 2004). La maduración de estos frutos es caracterizada por el incremento de la respiración y producción de etileno después de la madurez fisiológica, siendo altamente perecederos y con bajas posibilidades de almacenamiento en condiciones ambientales normales (Gutiérrez, 1997; Santosa et al., 2010). El etileno es una hormona vegetal que está relacionada con la maduración de los frutos de banano y bananito, debido a que regula diferentes enzimas que ocasionan ablandamiento del fruto, contribuyen a una conversión masiva de almidón a azúcares en la pulpa, incremento de la actividad polifenoloxidasa (pardeamiento enzimático), favorecen síntesis de compuestos aromáticos, degradación de clorofilas y desenmascaramiento de carotenoides (Castro et al., 2007; Kesari et al., 2007).

Debido a que la maduración de los frutos es un proceso genéticamente regulado e irreversible, la principal estrategia para la conservación de frutas y hortalizas es mantener el etileno a niveles muy bajos (Ayoub et al., 1976). En este sentido, Saltveit (1999) propone el uso de permanganato de potasio (KMnO₄) como una estrategia viable y de bajo costo para oxidar y disminuir los niveles de etileno durante el almacenamiento de frutas y hortalizas, permitiendo alargar la vida poscosecha de los mismos. Por su parte, Jiang et al. (1999) y Bhutia et al. (2011) aseguran que el uso de KMnO₄ es una estrategia adecuada, principalmente en países en vías de desarrollo, debido a que no es una tecnología muy sofisticada y no implica un aumento significativo en los costos de producción.

El KMnO₄ es un agente oxidante fuerte en muchas reacciones de oxidorreducción orgánicas e inorgánicas (Dash et al., 2009), cuando este compuesto entra en contacto con el etileno, lo oxida produciendo CO₂ y H₂O, lo que ocasiona que el etileno pierda su actividad como hormona señal de los procesos de maduración de los frutos (Sammi y Masud, 2007). Al oxidar el etileno alrededor de la superficie del fruto, se genera que el gas al interior del fruto se difunda hacia el exterior, ocasionando que el etileno al interior del fruto disminuya (Brody et al., 2002), no obstante en frutos densos como manzanas, melones y tomates, este proceso se ve limitado, afectando la eficacia de dicha tecnología (Saltveit, 1999).

El KMnO₄ ha mostrado eficiencia para eliminar el etileno y retrasar la maduración de diversos frutos como banano (Musa paradisiaca; Chauhan et al., 2006), mango (Mangifera indica; Illeperuma y Jayasuriya, 2002), aguacate (Persea americana; Illeperuma y Nikapitiya, 2002), níspero (Eryobotria japonica Campos et al., 2007), guanábana (Annona muricata; Chaves et al., 2007), manzana (Malus domestica; Brackmann et al., 2006), zapote (Manilkara achras; Bhutia et al., 2011), papaya (Carica papaya; Pereira et al., 2009) y banano bocadillo (Gutiérrez, 1997).

Sin embargo, para que el KMnO₄ sea efectivo, debe ser adsorbido a un carrier para formar un absorbente sólido, que aumente el área de contacto, debido a que las únicas fuerzas que actúan para que ocurra el contacto absorbente-etileno son la difusión y convección natural del aire en la atmósfera. Lo anterior se ha logrado mediante la absorción a materiales minerales inertes como celita, vermiculita, alúmina, zeolita, otras arcillas, y gel sílice (Gutiérrez, 1997; Wills y Warton, 2004).

A pesar de existir estudios en la capacidad del KMnO₄ de oxidar el etileno y prolongar la vida poscosecha de frutas y hortalizas, no existen estudios que establezcan las dosis adecuadas de permanganato y de su Carrier en la conservación de banano bocadillo (Wills y Warton, 2004). A partir de lo anterior, el objetivo del presente estudio consistió en la evaluación del efecto del permanganato de potasio en la conservación de banano bocadillo con el fin de incrementar la vida poscosecha de este producto.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo durante el primer semestre se 2012, para lo cual se colectaron frutos de bananito, clon Orito (Musa AA Simonds) en madurez fisiológica provenientes del departamento del Quindío, municipio de Calarcá. Los análisis de laboratorio se realizaron en el laboratorio de Poscosecha de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.

Para evaluar el efecto del tipo de arcilla, dosis de arcilla y dosis de KMnO₄ en la conservación de banano bocadillo, se utilizó un diseño en bloques completos al azar con arreglo factorial de tratamientos (3 × 3 + 1) donde los bloques correspondieron a los tipos de arcillas (montmorillonita, caolinita, vermiculita y zeolita; cuyas características se presentan en la tabla 1). El primer factor correspondió a las dosis de arcillas (0,5%; 1,0% ó 1,5% de arcilla), el segundo factor consistió en las dosis de KMnO₄ (0,5%; 1,0% y 1,5% de KMnO₄), además se incluyó un testigo absoluto, para un total de 10 tratamientos, cada uno con 4 repeticiones. La arcilla y el KMnO₄ se calcularon teniendo en cuenta el peso fresco de los frutos, se mezclaron uniformemente y se empacaron en sobres de celulosa (capacidad 5 g) y luego se ubicaron en las unidades experimentales (UE).

Cada una de las 40 UE estuvo compuesta por cinco frutos (300 g de fruta fresca aproximadamente), que fueron empacados en bolsas de polietileno de baja densidad. Los frutos se almacenaron en condiciones ambientales a 18°C y humedad relativa entre 70% y 80%. Las características fisicoquímicas de los frutos al inicio del experimento se presentan en la tabla 2. Se realizaron mediciones de variables poscosecha a los 8 y 16 días después del inicio de los tratamientos (ddt).

Las variables evaluadas fueron: pérdida de peso (%) a través de la medición de peso fresco con balanza (Ohaus, Ohio, OH) de precisión 0,0001 g; firmeza del fruto (N) mediante el penetrómetro digital PCE-PTR200 (PCE Ibérica S.L., Albacete, España); el color se determinó con el uso del colorímetro Minolta en el espacio CIELab (Konica Minolta, Tokio), se realizaron lecturas en la sección ecuatorial de los frutos y se calculó el índice de color (IC) con base en lo propuesto por Hunter Lab (IC = (1.000*a)/(L*b)). La acidez total titulable (ATT; % de acido málico) se determinó según lo indicado por Dadzie y Orchard (1997); los sólidos solubles totales (SST; °Brix) mediante el uso del refractómetro digital Hanna (Hanna Instruments, Woonsocket, RI) de rango 0 a 85% a 20°C, de acuerdo a Dadzie y Orchard (1997); la relación de madurez se calculó como la relación entre SST/ATT.

Los datos obtenidos cumplieron con los supuestos de normalidad (Shapiro-Wilk) y homogeneidad de varianzas, por tanto, se realizó un análisis de varianza (Anava) y prueba de comparación múltiple de Tukey a un nivel de confianza del 95% (P≤0,05). Todo mediante la utilización del software SAS v. 9.2.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El índice de color (IC) en bananito tiende a incrementar con el almacenamiento desde valores negativos (color verde) a valores positivos (color amarillo). Se presentaron diferencias significativas (P≤0,001) a los 16 ddt entre las diferentes arcillas y dosis de arcilla y KMnO₄ (P≤0,05). La arcilla que contribuyó a un menor IC a los 16 ddt fue vermiculita (-0,01), mientras que este parámetro fue mayor en caolinita (4,72) (figura 1A). La dosis de 0,5% de arcilla y 0,5% de KMnO₄ presentó el mayor IC a los 16 ddt (7,72), mientras que 1% arcilla+ 1,5% KMnO₄ mostró el menor IC (-0,64) (tabla 3), es decir que hay mayor eficiencia en la conservación de bananito cuando el KMnO₄ se encuentra en mayor proporción con respecto al carrier, siempre que el carrier presente menor densidad aparente favoreciendo el incremento del área de contacto etileno-absorbente

El cambio de color que ocurre en la corteza durante la maduración de banano y bananito, es debido a la degradación de clorofilas y desenmascaramiento de carotenoides en los plastidos (Clendennen, 1997; Yang et al., 2011). En bananito existe una mayor concentración de clorofila a y b en los primeros días de almacenamiento, posteriormente éstas se degradan a clorofila a y feoforbida, carotenoides y xantofilas, debido a la acción de enzimas clorofilasas que conllevan a desarrollo de coloración amarilla en la corteza, debido al desenmascaramiento y síntesis de novo de carotenoides (Castro et al., 2007).

Con los resultados anteriores se observa que existe una respuesta diferencial de las arcillas usadas como carriers de KMnO₄ en la velocidad de desarrollo de color en los frutos (Santosa et al., 2010; Pereira et al., 2009), en donde la vermiculita presenta un mejor comportamiento en la conservación de bananito. Wills y Warton (2004) proponen que los carriers más eficientes en reducir los niveles de etileno y retrasar la madurez de frutas y hortalizas, son aquellos con características de baja densidad aparente (DA) y alta capacidad de absorber KMnO₄, lo cual depende de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) y de la superficie específica (SE) de la arcilla. De esta forma, la vermiculita presenta la menor DA (0,29 g cm^-3), mayor CIC (760 meq 100 g^-1) y SE (tabla 1), con lo cual se aumenta el área de contacto entre el KMnO₄ y el etileno, disminuyendo la acumulación de esta hormona, y por tanto, las reacciones metabólicas que conllevan a la maduración en poscosecha (Buthia et al., 2011).

Durante el almacenamiento todas las arcillas generaron un comportamiento lineal en la pérdida de peso (PP), sin presentar diferencias significativas (P>0,05) en las evaluaciones realizadas (0, 8 y 16 ddt). No obstante, a los 16 ddt la PP fue menor en zeolita (14,28%) y mayor en caolinita (15,91%) (figura 1B). Las dosis de arcilla y KMnO₄ presentaron diferencias significativas (P≤0,0001) (tabla 3). La PP fue mayor en el testigo absoluto, y menor en 1% arcilla + 1% KMnO₄ (12,62%).

En frutos de banano, la PP es ocasionada por la respiración, transpiración (Santosa et al., 2010) y lixiviación de solutos debido al incremento de la permeabilidad de membranas (Wade, 1995). Los resultados muestran que existe un efecto positivo del KMnO₄ indiferentemente de la dosis de este o de su carrier, en la reducción de la PP. Lo anterior puede ser debido a la oxidación del etileno por parte del KMnO₄, lo cual a su vez puede disminuir la acción de enzimas relacionadas con la respiración y otros procesos durante la maduración (Buthia et al., 2011). Por otro lado, Sammi y Masud (2007) proponen que el KMnO₄ al oxidar el etileno produce CO₂ y H₂O, lo cual genera al interior de los empaques una atmósfera modificada con altas concentraciones de CO₂ y de humedad que reduce la transpiración.

Los sólidos solubles totales (SST) incrementaron durante el almacenamiento (figura 1C). Solo se presentaron diferencias significativas (P≤0,001) a los 16 ddt entre las diferentes arcillas, donde la caolinita alcanzó los mayores SST (19,2 °Brix), y vermiculita mostró los menores valores (15,79 °Brix). Las dosis de arcilla y permanganato mostraron diferencias significativas (P≤0,0001), siendo mayor en el testigo absoluto (20,63 °Brix) y menor en 1% de arcilla + 1,5% de KMnO₄ (12,08 °Brix) (tabla 3). Los resultados obtenidos en este estudio se encuentran dentro del rango reportado por Chang-Yuen y Sáenz (2005), los cuales aseguran que en banano los SST incrementan desde 4 °Brix en madurez fisiológica hasta 20° Brix a los 8 d de almacenamiento a 20°C.

El incremento de los SST en banano y bananito durante el almacenamiento es debido a la degradación del almidón y acumulación de sacarosa en la pulpa de los frutos, los cuales son reportados como los principales procesos que ocurren durante la maduración del fruto de banano (Wen et al., 2011). Choudhury et al. (2009) reportan una degradación de almidón en frutos de banano y plátano entre el 58 y 70% en los primeros días de almacenamiento en condiciones ambientales (18-20°C). Por su parte, Palomer et al. (2005), proponen que el incremento de los SST en bananito es debido a una excesiva transformación de almidón en azúcares, lo cual es mediado por varias enzimas como sacarosa fosfato sintasa (SPS), sacarosa sintasa (SS), invertasa ácida (AI) e invertasa neutra (NI), de las cuales la SPS ha sido considerada la enzima clave en la acumulación de sacarosa en frutos de banano, alcanzando su mayor actividad (200-300 mmol h^-1 g^-1 FW) entre los 10 y 20 d después de la madurez fisiológica del banano, lo cual corresponde a lo encontrado en el presente experimento teniendo en cuenta el contenido de SST (Wen et al., 2011). Otro factor que puede influir en el incremento de los SST es la producción de polisacáridos como, rhamnosa, arabinosa, xilosa y glucosa después de la hidrolisis de la fracción péctica (Payasi y Sanwal, 2003).

La arcilla que se comportó como mejor carrier del KMnO₄ fue vermiculita, mientras que caolinita mostró la menor eficiencia en reducir el incremento de los SST, lo cual puede estar correlacionado con sus características fisicoquímicas, como, menor CIC (3-15 meq 100 g^-1) y SE (5-40 m² g^-1; tabla 1). Los SST presentaron tendencia a incrementarse durante el almacenamiento, no obstante, la tasa de incremento de SST fue afectada por la dosis de KMnO₄ y arcilla, lo cual corresponde a lo reportado por Buthia et al. (2011) en zapote, Chaves et al. (2007) en guanábana y Choudhury et al. (2009) en banano, quienes encontraron una menor tasa de incremento a mayores dosis de KMnO₄.

La firmeza de los frutos de bananito tiende a disminuir con el almacenamiento. Las arcillas presentaron diferencias significativas (P≤0,05) en las evaluaciones realizadas, en donde la firmeza de los frutos almacenados en presencia de vermiculita y caolinita como carrier disminuye lentamente hasta los 8 ddt, a partir de lo cual ocurre una rápida disminución hasta los 16 ddt, tiempo en el cual fue mayor en zeolita (46,86 N) y menor en vermiculita (42,68 N) (figura 1D). Las dosis de arcilla y KMnO₄ presentaron diferencias significativas (P≤0,0001), donde 1% de arcilla + 1,5% KMnO₄ mostró menor disminución en el periodo de almacenamiento (5,62%, de 74,86 N a 70,65 N). Los tratamientos con menor proporción de KMnO₄ (0,5%) presentaron la menor firmeza a los 16 ddt (tabla 3).

La pérdida de firmeza y ablandamiento de frutos en bananito puede ser debida a tres procesos, los cuales comprenden la degradación de almidón e incremento en los SST en la pulpa (correlación firmeza y SST r=-0,72, P≤0,005), solubilización de sustancias pécticas y pérdida de agua del fruto, tal como se reporta para frutos de banano (Chang-Yuen y Sáenz, 2005; Torres et al., 2012). Lohani et al. (2004) aseguran que la principal causa del ablandamiento en banano son los cambios en el componente de pectinas en la lamela media de la pared celular, los cuales son atribuidos a síntesis de hidrolasas como poligalacturonasa (PG), pectinmetilesterasa (PME), pectato liasa (PL) y celulasas en la pulpa, sin embargo, no se sabe si éstas mismas enzimas actúan en la misma proporción en la corteza de los frutos de banano (Imsabai et al., 2006). La actividad de estas enzimas depende del estado de maduración de los frutos y es estimulada por el etileno, por lo tanto, el uso de KMnO₄ afecta de manera indirecta la expresión de dichas enzimas al reducir los niveles de etileno en la atmósfera, favoreciendo la conservación de los frutos de bananito.

Las diferentes arcillas no mostraron diferencias significativas (P>0,05) en la acidez total titulable (ATT) durante las evaluaciones realizadas. Éste parámetro poscosecha disminuye con la maduración del fruto de bananito de tal forma que en el inicio del experimento la ATT fue de 0,31% de ácido málico, mientras que a los 16 ddt la ATT se redujo hasta 0,17% (figura 1E). Las dosis de arcillas y KMnO₄ presentaron diferencias significativas (P≤0,0001). En este estudio se encontró que la ATT en el testigo absoluto presentó la mayor ATT a los 16 ddt (0,20% ácido málico), mientras que el tratamiento 1% arcilla + 1,5% KMnO₄ mostró el menor valor (0,15%; tabla 3).

El comportamiento de la ATT en bananito encontrado en este estudio no corresponde a lo reportado por Chang-Yuen y Sáenz (2005), quienes aseguran que la ATT de los tejidos de la pulpa de banano de la mayoría de cultivares e híbridos de banano muestra grandes aumentos durante la maduración, alcanzando valores de 0,36%. Por otro lado, Buthia et al. (2011) reportan disminución de la ATT en zapote, en donde frutos tratados con KMnO₄ muestran significativamente mayor ATT indiferentemente del estado de madurez. A partir de lo anterior, Torres et al. (2012) reportan que el ácido málico puede ser sustrato respiratorio, no obstante, frutos climatéricos como el banano y mango parecen no usarlo durante el pico respiratorio. Sin embargo, existe la posibilidad que en bananito, dicho ácido participe en la respiración, teniendo en cuenta la alta perecibilidad de este fruto, por tanto se deben realizar más estudios para evaluar el comportamiento de los ácidos presentes en bananito. También, es posible que los ácidos orgánicos sean transformados a azúcares nuevamente en el proceso de gluconeogénesis, disminuyendo la ATT e incrementando los SST (Sinha et al., 2012).

La relación de madurez incrementa con el almacenamiento, siendo menor en vermiculita (93,58) a los 16 ddt y mayor en caolinita (106,5) (figura 1F), presentándose diferencias significativas (P≤0,05) entre arcillas. En las dosis de arcillas y permanganato hubo diferencias significativas (P<0,0001), siendo mayor en el tratamiento 0,5% arcilla + 0,5% KMnO₄ y menor 1,5% arcilla + 0,5% K MnO4 seguido por el 1% arcilla + 1,5% KMnO₄ sin presentar diferencias significativas (tabla 3).

Los resultados permiten afirmar que los frutos tratados con KMnO₄ en mezcla con vermiculita presentaron menor SST y mayor ATT, es decir que dicha arcilla contribuyó a la disminución de la velocidad de maduración de frutos de bananito, presentando mejores características organolépticas para el consumo. Chaves et al. (2007) reportaron disminución de la relación de madurez en guanábana con el uso de KMnO₄, de tal forma que con dosis entre 9% y 12% de KMnO₄ la madurez de consumo se alcanzó a los 12 d.

CONCLUSIONES

La arcilla que presentó un mejor comportamiento como carrier de KMnO₄ en la conservación de banano bocadillo fue vermiculita, debido a que mantuvo por más tiempo el color verde, contribuyó a disminuir la conversión de almidón en azúcares, y tuvo una menor relación de madurez, esto puede ser debido a sus características físico-químicas como mayor CIC, SE y densidad. Por otro lado, mayores concentraciones de KMnO₄ (1,5% con base en peso fresco de los frutos) con respecto al carrier (1%) retardan la madurez de bananito al disminuir el IC, pérdida de peso, SST, relación de madurez e incrementar la firmeza. Lo anterior puede ser una herramienta útil durante el almacenamiento y transporte de banano bocadillo en condiciones ambientales.

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