Classification of Different Maturity Stages of Agraz (Vaccinium meridionale Swartz) Fruit

Claudia Marcela Buitrago Guacaneme¹; Martha Cecilia Rincón Soledad²; Helber Enrique Balaguera López³ y Gustavo Adolfo Ligarreto Moreno⁴

¹ Ingeniera Agrónoma. Agrointegral Andina S.A. Autopista Medellín km 7,5 Parque Industrial Bodega 5. Tenjo Cundinamarca, Colombia. <cmbuitragog@agrointegral.com>
² Ingeniera Agrónoma. Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá - Facultad de Ciencias Agrarias. Carrera 45 No. 26 - 85, Bogotá, Colombia. <mrincons@unal.edu.co>
³ Ingeniero Agrónomo. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia - Facultad de Ciencias Agropecuarias. Avenida Central del Norte, Tunja, Boyacá, Colombia. <enrique_balaguera@yahoo.com>
⁴ Profesor Asociado. Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá - Facultad de Ciencias Agrarias. Carrera 45 No. 26 - 85, Bogotá, Colombia. <galigarretom@unal.edu.co>

doi: http://dx.doi.org/10.15446/rfnam.v68n1.47840

Resumen. La planta de agraz o mortiño es un arbusto que pertenece al género Vaccinium, conocido hoy en día por ser fuente de altos contenidos de antioxidantes en sus frutos, por consiguiente sirve para inhibir la oxidación de las grasas y es usado como nutracéutico en la prevención de enfermedades degenerativas en el humano, aspectos que han favorecido sus posibilidades de transformación y comercialización. En el mercado se observan frutos en diferentes grados de madurez, en detrimento de la calidad final; en parte por carecer de una caracterización fisicoquímica y de un criterio definido para la recolección del fruto. Por lo tanto, se establecieron estados de madurez basados en el color de la epidermis, por medio de los cuales se caracterizó el fruto. En cada estado de madurez, se evaluó el peso promedio, diámetro, pH, sólidos solubles totales (SST), acidez total titulable (ATT), relación de madurez (SST/ATT) y porcentaje de germinación de las semillas. De acuerdo al color del fruto se establecieron seis estados de madurez (0-5), diámetro de 0,8 a 1 cm y peso aproximado de 0,5 g. Los SST presentaron valores de 7,3 a 13,8 ºBrix con un comportamiento ascendente durante la maduración, contrario a la tendencia descendente que exhibió la firmeza y el pH con valores de 5,8 a 0,54 y 2,32 a 2,1 respectivamente; por su parte la ATT presentó una variación de 2,2 a 3. Se observó un incremento en la relación de madurez de 2,56 en el estado 0 a 6,17 en el estado 5.

Palabras clave: Arándanos, Ericaceae, frutos silvestres, índice de cosecha.

Abstract. Colombian blueberry is a bush from the Vaccinium genus, known nowadays for the high antioxidants levels of its fruits known as berries, that is why they are very useful for inhibit the fat oxidation and also used as a nutraceutic for prevention of degenerative diseases in humans, facts which have enhanced the transformation and marketing possibilities. In the market there are fruits in different maturity grades, affecting the final quality obtained, partly because of the lack of a chemical characterization and a defined criterion for the fruit harvest. Because of that, maturitys grades have been established based on the epidermis color, being that a way for characterize the fruit and determine the harvest patterns. Fruits were taken at each stage of maturity and evaluated the average fruit weight, diameter, pH, total soluble solids (TSS), total titratable acidity (TTA), maturity ratio (TSS/TTA) and germination rate of seeds. According to the fruit color were established six maturitys states (0-5), diameter from 0.8 to 1 cm and average weight of 0.5 g. The SST showed values from 7.3 to 13.8 °Brix with an ascending behavior during the fruit ripening, contrary to the descending tendency showed by the firmness and the pH, with values from 5.8 to 0.54 and 2.32 to 2.1 respectively; meanwhile ATT showed a variation, from 2.2 to 3. It was observed an increase in the ripeness ratio from 2.56 in the state 0 to 6.17 in the state 5.

Key words: Blueberries, Ericaceae, wild fruits, harvest index.

El agraz o mortiño (Vaccinium meridionale Swartz) es una especie que pertenece a la familia Ericácea, reconocida en el mundo por su uso en la salud humana, en la unidad sistemática mencionada se incluye a los arándanos norteamericanos y los neotropicales, de estos últimos poco se ha publicado sobre su empleo potencial en la horticultura y en la parte médica como fuente de antioxidantes y flavonoides.

El agraz es un arbusto pequeño con un porte que oscila entre 1 y 4 m de altura (Ávila et al., 2007), los frutos son bayas globosas de color verde en estado inmaduro y morado oscuro, casi negro en su madurez (Magnitskiy y Ligarreto, 2009), con frutos que oscilan entre 7 y 15 mm de diámetro ecuatorial y un peso fresco de 1,6 a 6,8 g (Valencia y Ramírez, 1993), es multicarpelar con un número variable de semillas. Valencia y Ramírez (1993) determinaron que frutos pequeños con un diámetro de 8 mm poseían en promedio 15 semillas y frutos de 10 a 12 mm de diámetro contenían un promedio de 37 semillas por fruto. Las semillas son pequeñas con 0,84 a 1,87 mm de longitud por 0,5 a 1,4 mm de ancho y de color predominantemente pardo-dorado con algunas variaciones más oscuras o tintes rojizos. En pruebas de germinación realizadas por Magnitskiy y Ligarreto (2009), se concluye y recomienda la imbibición en pre-siembra de las semillas en soluciones de nitrato de potasio o ácido giberélico, este último en concentraciones de 200 a 500 mg L^-1, preferiblemente con la utilización de un sustrato orgánico-mineral de pH ácido y en ambiente sombrío.

La madurez en la cosecha es uno de los factores más importantes que determina el comportamiento y la calidad poscosecha, también está relacionada con los prerrequisitos de empleo por parte de consumidores y comercializadores (Delwiche, 1987; Santamaría et al., 2009). Kader (2002) informa que frutos cosechados inmaduros o en estado avanzado de maduración son más susceptibles a daños fisiológicos en poscosecha y de menor calidad que frutos recogidos en el estado de madurez adecuado. Al respeto, en frutos de agraz, Rincón et al. (2012) encontraron que cosechar los frutos en el estado 3 también ayuda a mantener la calidad de los frutos al presentar valores altos de firmeza y acidez total titulable, y la menor pérdida de peso y relación de madurez, respecto a frutos cosechados más maduros. Asimismo, Balaguera-López y Herrera (2012) mencionan que en frutos de champa (Campomanesia lineatifolia), la dinámica del proceso de maduración está estrechamente relacionada con el estado de madurez en el momento de la cosecha, siendo más lenta en frutos cosechados con menor grado de madurez.

Debido a la creciente importancia del cultivo de agraz, por ser una especie relativamente nueva en los mercados nacionales no se cuenta con índices de cosecha definidos, observándose en los sitios de comercialización, frutos heterogéneos en diferentes estados de madurez, ocasionando pérdida de la calidad final del fruto en cosecha y poscosecha. Por lo anterior, el objetivo de este estudio fue realizar la caracterización fisicoquímica del fruto de agraz y determinar el potencial germinativo de la semilla en diferentes estados de madurez, a fin de proporcionar parámetros que permitan identificar el punto óptimo de cosecha.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización. Se recolectaron frutos de agraz provenientes de una población silvestre del municipio de San Miguel de Sema (5°31'15" N y 73°43'39" W) Boyacá-Colombia, ubicado a 2.615 msnm, con temperatura de 13 °C promedio y precipitación de 1.000 a 1.300 mm anuales, con un comportamiento bimodal de lluvias, concentradas en los meses de abril a mayo y de octubre a noviembre.

El diseño experimental fue completamente al azar, con seis tratamientos correspondientes a seis estados sucesivos de madurez, con cuatro repeticiones. Los seis estados de madurez se establecieron de acuerdo al porcentaje del color de la epidermis del fruto, tal como se muestra en la Tabla 1 y Figura 1. Una vez se recolectaron los frutos, estos fueron empacados en bolsas de polietileno y almacenados en una nevera portátil durante 8 horas a 16 °C.

Propiedades físicas y químicas. Color de la epidermis: se tomaron cinco frutos y se realizaron tres lecturas en la zona ecuatorial con base en las coordenadas del sistema CieLab con un colorímetro Konica-Minolta® CR-410. Los diámetros polar (DP) y ecuatorial (DE) se midieron con un calib rador manual a 10 frutos. La masa fresca se calculó con una muestra de 50 frutos y se obtuvo el peso promedio con una balanza de precisión de 0,001 g. Firmeza del fruto (N) se determinó sobre 1) frutos con epicarpio y 2) frutos sin epicarpio, utilizando un penetrómetro PCE-PTR200® con aproximación 0,05 N.

Para cada estado de madurez se extrajeron las semillas, las cuales fueron lavadas, desinfectadas con hipoclorito de sodio a 0,05% durante un minuto y secadas a la sombra a 17 °C y 78% de humedad relativa, durante 24 h. Las semillas (100 por repetición) se colocaron a germinar en cajas Petri sobre toallas de papel adsorbente en un ambiente de luz difusa, con un fotoperiodo promedio de 12 h luz; bajo dos tratamientos en un diseño completamente al azar: 1) ácido giberélico GA₃ (200 mg L^-1) y 2) agua destilada. El papel fue humedecido cada tercer día, durante 30 días después del establecimiento del experimento, tiempo después del cual se determinó el número de semillas germinadas.

Se realizó un análisis de varianza para determinar las diferencias estadísticas y la prueba de comparación de promedios con Tukey (P≤0,05). Se postularon modelos de ajuste al comportamiento de las variables. Para el procesamiento de los datos se utilizó el programa estadístico SAS®, v. 9.1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Color de la epidermis. Los estados sucesivos de madurez (0-5) de acuerdo al cambio en la coloración de la epidermis indicaron que en un principio, el fruto presenta una coloración verde pálida, luego morada rojiza y, finalmente durante la maduración, se oscurece (Ligarreto, 2009), en la Figura 1 se observa el cambio en la coloración tanto de los frutos como de las semillas, el cual puede ser un indicador de la madurez fisiológica del fruto (Molina et al., 2008). Así mismo, el color de la semilla varío desde blanco, seguido por amarillo y café en el último estado de madurez.

Durante la maduración, el color del fruto de agraz presentó una disminución del brillo (L*) (Tabla 2) pasando de 44,035 a 20,831. Los valores obtenidos en a* indican en el estado 0 y 1 coloraciones verdes, para los estados 2 y 3 coloraciones rojizas, disminuyendo a partir de este estado hacia una coordenada donde la intensidad del rojo es menor. Los valores obtenidos en b* muestran una disminución desde el estado 0 con 39,038 a 1,14 en el estado 5, esto señala ganancia de tonalidades azules. Las coordenadas de a* y b* en el estado de maduración 5 tienden a ubicarse en el centro, que corresponde a tonos grises, estado en el cual prevalece el color morado oscuro con tendencia a negro. Resultados similares obtuvieron Rosemarie y Petzold (2007) en arándanos, los cuales tienen un tono parecido al agraz en el último estado de madurez con valores de 19,6 + 1,5 que denotan una baja luminosidad, así como valores de a* (12,9 + 3,4) y b*(1,7 + 0,7) que expresan el color morado típico de este fruto, haciendo una comparación entre las variables de color entre arándano y agraz solo se observa una diferencia entre los valores obtenidos en a* exhibiendo un tono más rojizo en los frutos de arándano.

Diámetro del fruto. El fruto de agraz es una baya casi esférica, siendo mayor el diámetro ecuatorial (DE), el cual osciló entre 0,9 y 1,1 cm y un diámetro longitudinal (DL) entre 0,8 y 0,95 cm. Estos valores están dentro del promedio reportado en frutos cosechados en el departamento de Antioquia con un DE de 1,06 cm y un DL de 0,97 cm (Valencia y Lozano, 1995) y para arándanos con un DE que oscila entre 0,8 y 1,2 cm (Huxley, 1992). No se observó diferencia significativa para esta variable (Tabla 3). Al respecto, Ligarreto et al. (2011) encontraron que la variable tamaño de fruto tiene una baja variación con coeficientes del 21%, indicando que los frutos de agraz son relativamente homogéneos ó con baja plasticidad fenotípica en todas las poblaciones.

Masa fresca. Los resultados obtenidos para esta variable son comparativamente menores a los mencionados en otros análisis, los frutos de agraz utilizados en este estudio oscilaron entre 0,47 y 0,60 g, con un comportamiento lineal en función del estado de madurez, sin diferencias estadísticas (Tabla 3). Mientras que en el municipio de Rionegro, Antioquia presentan registros de 1,6 g en promedio (Valencia y Lozano, 1995; Ligarreto, 2009) e igualmente inferiores a los reportados para arándanos (Pino, 2007) debido principalmente a las diferentes condiciones climáticas, de vegetación y de suelo presentadas en las regiones donde se encuentran las poblaciones de agraz (Magnitskiy y Ligarreto, 2009) y a que los frutos utilizados en este estudio corresponden a plantas que espontáneamente crecieron en un área silvestre, las cuales no han sido sometidas a labores culturales como podas, fertilización, etc.

Firmeza. La consistencia de la pulpa presentó valores que oscilaron entre 25 N para el estado 0 y 2,5 N para el estado 5 (Figura 2). En frutos con epidermis, los valores se encontraron entre 35 N estado 0 a 6 N en madurez de consumo; con diferencias estadísticas significativas (P<0,05). La mayor pérdida de la firmeza se presentó en los tres primeros estados 0-2, resultados acordes a los de Vicente et al. (2007), quienes mencionan que en dichos estados predominan tanto la expansión como la maduración del fruto. Zapata et al. (2010) encontraron para arándanos, que la fuerza máxima requerida para alcanzar el punto de ruptura en bayas maduras de las variedades O'Neal, Misty, Reveille y Emerald oscilo entre 1,53 y 1,94 N; al comparar dichos valores con los obtenidos en agraz, se observa que son inferiores, esto puede indicar que los frutos de agraz poseen una cutícula más resistente necesitando fuerzas de 6,25 N para llegar al punto de ruptura en frutos maduros.

La firmeza depende del estado de madurez en el momento de cosecha, así como de la temperatura y forma de almacenamiento, y puede relacionarse con el color externo (Valero y Ruiz, 1996). Por lo cual, permite determinar la calidad del fruto, su manejo poscosecha y las características del empaque (Kader, 2002). Es deseable que los frutos, una vez cosechados, mantengan un alto grado de resistencia mecánica para protegerlos de los daños durante su manipulación (Zapata et al., 2010).

Sólidos solubles totales (SST). Estos presentaron una tendencia lineal desde el estado 0 al 5 (Figura 3), lo cual es deseable si se quiere utilizar como un indicador del momento óptimo de cosecha. Los SST en el último estado de madurez se encuentran dentro de un rango aceptable (Figueroa et al., 2010), frutos con 11 y 12 °Brix reúnen las cualidades organolépticas deseadas; entretanto, Wills et al. (2007) mencionan como requisito para cosechar frutos de arándano un contenido de sólidos solubles totales que se encuentre entre 12 y 14 °Brix. El resultado obtenido en el estado 5 es superior al reportado por Saftner et al. (2008), para frutos de 11 variedades de arándanos donde el contenido de SST varió entre 10,6-13,2 °Brix.

En los frutos maduros, los SST tienen importancia por estar formados por compuestos orgánicos que determinan el sabor, color y en general los atributos de calidad (Shoemaker, 1975). Durante la maduración del fruto hay un incremento en la actividad de las enzimas α-amilasa, β-amilasa y almidón fosforilasa produciéndose como resultado, la hidrólisis del almidón (Kader, 2002), al darse el proceso de degradación se generan azucares solubles, incrementando el contenido de SST en el fruto.

Acidez total titulable (ATT). Fue constante entre los estados 1 y 2 y disminuyó a partir del estado 3 hasta madurez completa, con valores que variaron entre 2,7% y 2,2% (Figura 4), cifras que son superiores a las informadas por Magnitskiy y Ligarreto (2009) en los cuales frutos de agraz presentaron una ATT de 1,44%. Factores como la variedad, el clima y las prácticas culturales pueden ser responsables de la diferencia en la ATT.

pH. Presentó una disminución del estado 0 hasta el estado 3, con un incremento posterior hasta el estado 5 (2,17) (Figura 5). Saftner et al. (2008), en arándanos (V. corymbosum) completamente maduros, encontraron un pH entre 2,5-3,4. Igualmente, Pino (2007) reportó valores que oscilaron entre 2,68 y 3,35. La disminución del pH en los primeros estados de maduración puede ser atribuida a un incremento en el contenido de ácidos orgánicos, el posterior incremento en el pH se puede explicar porque durante el llenado de frutos gran parte de la actividad de acumulación se da vía simporte, en donde los iones H⁺ hacen parte de la formación de sustratos como la sacarosa y la glucosa, ocasionando que su concentración a nivel vacuolar disminuya durante las últimas fases de la maduración (Marschner, 2012). Y además coincide con una disminución en la ATT (Figura 4), debido a que la concentración de los ácidos orgánicos disminuye, por lo que es ideal para la elaboración de procesados como mermelada, néctares, yogurt, postres y otros (Flores et al., 2000).

Índice de madurez (IM). Mostró un incremento durante la maduración del fruto, resultado de la reducción de la ATT e incremento de los SST en proporción directa con el grado de madurez (Figura 6). Los datos obtenidos oscilaron entre 2,5 y 6,2, los cuales no concuerdan con los de Saftner et al. (2008) quienes han sugerido que los arándanos presentan un IM entre 10 y 33, e igualmente estos autores hacen referencia a un rango entre 8,9 y 35,6 en once cultivares de arándano, siendo el cultivar Coastal el de mayor IM (35,6), Elliot (9,0) y Lateblue (8,9) con los valores más bajos. Galleta et al. (1971), establecieron que la relación entre el nivel de sólidos solubles y acidez titulable es un indicador simple de la calidad de la fruta ya que bajas relaciones SST/ATT se asocian a una buena calidad de poscosecha, además permite clasificar al agraz como un fruto resistente a la acción de microorganismos durante la poscosecha (Pino, 2007). El IM es útil si se considera que el sabor de las frutas no se determina por la cantidad efectiva de azúcares y ácidos presentes, sino por la relación entre ellos; de esta manera, una mayor cantidad de ácido puede producir un sabor poco agradable a frutas que estén bajas de azúcar y un sabor agradable a aquellas que tengan mucho azúcar (Hidalgo, 1993).

El sabor de los arándanos depende del balance entre el dulzor y la acidez y el aroma, al igual que en el agraz. Pino (2007) señala que, en el pasado se consideraban de mayor calidad los arándanos ácidos y aromáticos, sin embargo en la actualidad los arándanos para consumo fresco deben ser seleccionados por poseer un nivel balanceado de SST y ATT combinado con un agradable aroma y textura.

Germinación. Las semillas de agraz germinaron en promedio a los 20 días después de siembra (dds), seguido de la ruptura de los tejidos que causan la resistencia a emergencia, se observó la salida de la radícula, luego el hipocotilo y posteriormente los cotiledones, los cuales emergieron 30 dds presentándose completamente expandidos, esto concuerda con el estudio realizado por Hernández et al. (2009), donde las semillas germinaron a los 23 dds. Se presentó un rango bastante amplio en el porcentaje de germinación, dentro de los diferentes estados, oscilando entre el 15% y 70%, siendo el estado 3 (100% rojo) el que presentó un mayor potencial para la obtención de semillas viables, con una diferencia de 10±3% entre el tratamiento a semillas con ácido giberélico con respecto al testigo (Figura 7).

En el caso de V. mirtillus L. se ha encontrado que la germinación puede mejorarse del 50 al 90% a través de aplicación de ácido giberélico (Ciordia et al., 2006), para el caso especifico del agraz Hernández et al. (2009), recomendaron hacer ensayos con dosis menores a 500 mg L^-1 de GA₃, no obstante, en este estudio al utilizar 200 mg L^-1 se demostró que también tiene un efecto positivo en la germinación de Vaccinium meridionale Swartz.

Hubo diferencias estadísticamente significativas en el porcentaje de germinación de las semillas de acuerdo al estado de madurez del fruto, en el cual los primeros estados y los últimos, mostraron los más bajos porcentajes 24-36% y 12-36% respectivamente. La baja germinación de la semilla obtenida de frutos en estados iníciales de madurez, puede ser explicada porque en algunas especies, las semillas recién maduradas tienen embriones que son muy pequeños respecto al tamaño de la semilla y tienen gran cantidad endospermo, y aun cuando estos embriones tengan cotiledones y radícula distinguibles, deben crecer hasta una longitud crítica antes de que la radícula emerja de la semilla (Walck et al., 2002). El estado de madurez 3 (100% rojo) presentó el porcentaje de germinación más elevado con 45 y 66% en agua y en GA₃ respectivamente; resultados similares fueron encontrados por Cárdenas et al. (2004) en frutos de tomate de árbol, en los cuales, hubo mayor porcentaje de germinación en frutos que pasaron del 75 al 100% de presencia de carotenoides en la epidermis indicando el incremento en el desarrollo de los embriones en estos estados.

CONCLUSIONES

En frutos de agraz se debe seleccionar como índice de madurez el grado de coloración de la epidermis del fruto, puesto que variables como masa fresca y tamaño no presentaron diferenciación entre los diferentes grado sucesivos de madurez del fruto, en consecuencia no son determinantes para establecer el punto óptimo de cosecha.

De acuerdo a los resultados obtenidos, en el municipio de San Miguel de Sema, Boyacá, se deben cosechar los frutos en el estado de madurez 3, que corresponde a frutos 100% rojos. En este estado de madurez los frutos presentan una firmeza de 9 N y 4 N en frutos con y sin epidermis respectivamente, con una concentración de sólidos solubles totales superior a 10 ºBrix, acidez total titulable de 2,7 %, pH de 2,1 y relación de madurez de 4.

Los frutos de agraz en estado 3, coloración 100% rojiza, presentaron el mayor número de semillas germinadas con un porcentaje de 53 y 70% en agua y GA₃, respectivamente. Asimismo, el ácido giberélico ayuda a superar parcialmente la latencia en las semillas de agraz.

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá y al Ministerio de Agricultura por todo el apoyo económico y logístico brindado durante la ejecución de esta investigación.

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