CIENCIAS AGROPECUARIAS-Reporte de Caso
INFLUENCIA DEL GRADO DE MADUREZ EN LA FIRMEZA DEL PLÁTANO HARTÓN (Musa AAB Simmonds)
INFLUENCE OF MATURITY ON THE STRENGTH OF FRACTURE "HARTÓN" PLANTAIN (Musa AAB Simmonds)
Ramiro Torres1, Ricardo Andrade2, Diego Tirado3, Diofanor Acevedo4
1 Ingeniero Químico, M.Sc. Ciencias Agroalimentarias. Universidad de Córdoba, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería de Alimentos. Carrera 6 No. 76-103, Km. 3, vía Cereté, Córdoba-Colombia, e-mail: rtorres@correo.unicordoba. edu.co
2 Ingeniero Químico, Ph.D. Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Universidad de Córdoba, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería de Alimentos. Carrera 6 No 76-103, Km. 3, vía Cereté, Córdoba-Colombia, e-mail: rdandrade@ correo.unicordoba.edu.co
3 Ingeniero de Alimentos, C. M.Sc. Ingeniería Ambiental. Universidad de Cartagena, Facultad de Ingeniería, Campus de Piedra de Bolívar, Cartagena, Bolívar-Colombia, e-mail: dtiradoa@unicartagena.edu.co
4 Ingeniero de Alimentos, Ph.D. Ingeniería de Alimentos. Universidad de Cartagena, Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería de Alimentos. Avenida El Consulado, Calle 30 No, 48-152, Cartagena, Bolívar-Colombia, e-mail: diofanor3000@gmail.com
Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 18(2): 563-567, Julio-Diciembre, 2015
Colombia es un país donde los productos agrícolas son unos de los principales pilares de la economía nacional. La agricultura colombiana está liderara por productos, como el café, las flores, el aceite de palma, el maíz y el plátano (Perfetti et al . 2013).
El plátano (Musa paradisíaca L.) es uno de los productos agrícolas más indispensables de la dieta alimentaria, especialmente, para la población de escasos recursos de los países tropicales, ya que es uno de los alimentos que más aporta calorías. El cultivo de plátano en Colombia ha sido un sector tradicional de economía campesina, de subsistencia para pequeños productores, de alta dispersión geográfica y de gran importancia socioeconómica, desde el punto de vista de seguridad alimentaria y de generación de empleo (Castaño et al . 2012; Villaverde et al . 2013). Aunque hay muchas variedades, las más cultivadas son: Hartón (Musa ABB Simmonds), Morado (M . paradisiaca), Cachaco (M . sapientum), Topocho o Cuatrofilos (M . ABB silver bluggoe), Pelipita (M . ABB), Maqueño (M . balbisiana), entre otros (Lucas et al . 2012).
El comportamiento físico del plátano varía durante la maduración, presentando cambios en el tamaño, la forma, la coloración de la cáscara, la pulpa, la materia seca y la textura (Villaverde et al . 2013). En el proceso avanzado de la maduración, cuando se han logrado los máximos cambios de composición, se inicia el proceso de ablandamiento del fruto, debido al incremento de la actividad de la enzima pectinasa (Barrera et al . 2010; Torres et al . 2013). Estas variaciones que se muestran durante la maduración, afectan la calidad organoléptica del plátano, especialmente, en la firmeza (Torres et al . 2015), que es un atributo textural de las frutas y de las hortalizas, utilizado para determinar el momento óptimo de la recolección, la calidad durante el almacenamiento, la comercialización en fresco o al procesado inicial de los productos (Negrin et al . 2013; Granados et al . 2014).
La firmeza, se puede determinar a través de la fuerza máxima de compresión o por el módulo de elasticidad o módulo de Young (Rodríguez et al . 2012). Como la mayoría de los alimentos son viscoelásticos y, por lo general, se someten a grandes compresiones, la definición de módulo Young rara vez se aplica a los productos alimenticios, por lo que es más conveniente determinar la fuerza con el módulo de deformabilidad, donde las deformaciones elástica y plástica, en la curva fuerza-deformación, es empleada para calcular la deformación unitaria en la expresión del módulo (Shirvani et al . 2014); sin embargo, el concepto del módulo de Young, se utiliza con frecuencia para expresar la relación tensióndeformación del alimento, a compresiones moderadamente bajas y en la zona de la curva de fuerza - compresión, que es razonablemente lineal y se ha identificado como una forma de medir la firmeza en los alimentos (De Lavergne et al .2015; Barreiro y Ruiz, 1996). El plátano, desde su cosecha, en los procesos prácticos de manipulación y de transporte, están sometidos a diversas condiciones de fuerzas o cargas aplicadas, las cuales, pueden ocasionar daños mecánicos, que afectan su calidad y precio (Torres et al . 2013).
Por tanto, identificar las magnitudes de esas cargas y esfuerzos resulta determinante, para mejorar las técnicas de empaque, de transporte, de manejo y de control y así conservar su calidad (Barrett et al . 2010). Los modelos reológicos pueden dar razón de ese comportamiento mecánico, al someter el producto a fuerzas de fractura, aplicando compresión en dirección transversal y longitudinal. Dicho comportamiento puede estar afectado por una combinación de múltiples factores o características físicas, químicas, térmicas y mecánicas del producto (González et al. 2014).
En Colombia existen pocas investigaciones sobre el comportamiento textural de los productos agrícolas, como es el caso del plátano Hartón, que pueden mejorar la calidad de procesamiento del mismo (Ciro Velásquez et al . 2007; Barco et al . 2009). El objetivo de esta investigación fue estudiar la influencia del grado de madurez en la fuerza de fractura del plátano Hartón (Musa AAB Simmonds).
MATERIALES Y MÉTODOS
Selección de frutas. Se seleccionaron los plátanos variedad Hartón (Musa AAB Simmonds) tipo exportación, procedentes de un cultivo de zona rural del Municipio de Montería, Córdoba; se escogieron en los estados de madurez 1, 2, 3,4, 5, 6 y 7, identificados, visualmente, por el color de la cáscara, expresada en los parámetros CIELAB, siguiendo la metodología propuesta por Torres et al . (2012), adaptada para el plátano Musa AAB Simmonds. Cada estado de madurez, se representó como un patrón o estándar, enumerándolos del 1 al 7.
Determinación de la firmeza. Se realizaron pruebas de compresión uniaxial, longitudinal y trasversal, sobre muestras cilíndricas de 2cm de diámetro y 3cm de altura, mediante un plato de compresión de 5cm de diámetro, a las velocidades seleccionadas en el diseño experimental, hasta 70%, respecto a la altura inicial de la muestra, para determinar fuerza máxima de compresión y pruebas de compresión uniaxial y longitudinal, hasta 30%, respecto a la altura inicial de la muestra, para determinar el módulo de deformabilidad, en un Texturómetro Shimadzu EZ Test®, usando el software RheoMeter® versión 2.04. Con la gráfica de fuerza vs desplazamiento, se determinó la fuerza máxima de compresión uniaxial y el módulo de deformabilidad, se calculó como la pendiente en la región lineal de la gráfica la deformación de Hencky, ε(t) vs esfuerzo real, σ (t) dado por:
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Donde h y ho son la altura en cualquier tiempo t y la altura inicial de la muestra, respectivamente; F(t) es la fuerza realizada a la muestra en cualquier tiempo t y A0 es el área inicial de la muestra.
Diseño experimental. Se empleó un diseño experimental completamente al azar, bajo un arreglo factorial 2x3x7 con los factores: dirección de la carga, en los niveles longitudinal y trasversal; velocidades de compresión, en los niveles 0,1,0,3 y 0,4cm/s y estado de madurez, en los niveles 1, 2, 3, 4,5, 6, 7; dos repeticiones por tratamiento, para un total de 126 unidades experimentales. Se realizó una prueba de análisis de varianza ANOVA, a un nivel de significancia del 5%, correspondiente al diseño planteado, para validar el ajuste del modelo y verificar la significancia de los tratamientos sobre las variables de respuesta fuerza máxima de compresión uniaxial y módulo de deformabilidad. Posteriormente, se realizó la prueba de comparación de medias de tratamientos de Tukey. El análisis estadístico y procesamiento de los datos, se realizó en el software estadístico Statgraphics Centurion XV versión de prueba.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El Anova muestra que existen diferencias significativas del estado de madurez sobre la fuerza máxima de compresión, medida de forma longitudinal y transversal. En la tabla 1, se evidencia que, para el plátano variedad Harton, la fuerza máxima de compresión uniaxial disminuye significativamente, con una significancia del 5%, a medida que aumenta el estado de madurez del 1 al 2; sin embargo, entre los estados de madurez 2 a 3, 3 a 4 y 4 a 5 no se presentaron diferencias significativas y solo vuelve a presentarse un descenso significativo de la fuerza de compresión, entre los estados 5 al 7. Lo anterior permite tener un referente para procesamiento y también para su almacenamiento y trasporte, teniendo en cuenta la relación proporcional entre la cáscara y la pulpa (Ciro Velásquez et al. 2005), pues las pruebas no se realizaron con cáscara. Así, a menor fuerza de compresión soportada por el plátano, mayores van a ser los daños mecánicos que afectan su calidad y su precio.
La disminución de la firmeza del plátano Hartón (representada por fuerza máxima de compresión), a medida que aumenta su estado de madurez, se debe a que, durante el proceso de maduración, se presenta un ablandamiento de la rigidez celular de la fruta, originado por una degradación de los hidratos de carbono poliméricos, específicamente,
sustancias pécticas y hemicelulares, las cuales, debilitan las fuerzas cohesivas entre células y la pared celular (Torres et al. 2012). Además, durante la maduración, la velocidad de degradación de las sustancias pécticas está relacionada con el ablandamiento de la fruta (Linares et al . 2013).
En la tabla 1, se evidencia que la firmeza también se presentan diferencias significativas en el sentido de la carga, por lo que se puede afirmar que el plátano Hartón se comporta como un alimento anisotrópico, en todos sus estados de madurez, es decir, que la estructura de los tejidos no es homogénea, concordando con estudios en plátano (Musa AAB Simmonds) (Ciro Velásquez et al. 2008). Igualmente, la velocidad de compresión, no incidió sobre la determinación de la firmeza, a un nivel de significancia del 5%.
]]> En la tabla 2, se observa que el módulo de deformabilidad longitudinal a la compresión disminuye, significativamente, a un nivel de significancia del 5%, entre el estado de madurez 1 al 3 y del 5 al 7; sin embargo, entre los estados de madurez 3 al 5 no se presentaron diferencias significativas. Esto permite diferenciar la firmeza de la fruta atribuible a la pérdida de rigidez del fruto, que ocurre en su proceso de maduración, mostrando una mayor diferencia de ésta entre los estados de madurez inicial y final y, manteniéndose, entre los estados de madurez intermedios, del 3 al 5. Este comportamiento, se puede explicar porque la maduración ha sido asociada con tres procesos (Barco et al . 2009): en el primero, se presenta la degradación del almidón para formar azúcar, lo cual, ocurre ente los estados de madurez 1 a 2; en el segundo proceso, se detecta la degradación de las paredes celulares o reducción en la cohesión de la lamella media, debido a la solubilización de las sustancias pécticas, lo que se da en los estados de madurez 3 al 5; esto explica, por qué estos estados de madurez no afectan significativamente la elasticidad de la fruta y, el tercero, es el movimiento de agua desde la cáscara a la pulpa, debido al proceso de ósmosis, lo que se da en los estados 6 al 7, afectando, significativamente, la elasticidad de la fruta. Resultados similares se han reportado en banano (Musa sapientum), por Barco et al. (2009); en bayas de arándanos, por Zapata et al. (2010); en lulo, por Ospina et al. (2007) y en manzana, por Yurtlu et al. (2005).
Conflictos de intereses: El manuscrito fue preparado y revisado con la participación de todos los autores, quienes declaramos que no existe conflicto de intereses que ponga en riesgo la validez de los resultados presentados.
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Recibido: Abril 14 de 2015 Aceptado: Noviembre 17 de 2015
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