PRODUCTOS NATURALES, VOL. 1COPYRIGHT (C) 1992 UAH-IZTAPALAPAISBN 970-620-131-9

EL SABOR DE FRUTAS YHORTALIZAS

Departamento de Biotecnolog r a, UAM-Iz tapalapa.

Apdo. Postal 55-535, C.P. 09340, Mexico, D.F.

El sabor es de gran importancia para la calidad de losalimentos. Es un complejo de sensaciones actuandosimultaneamente sobre el cerebro. Los componentes del saborson muy numerosos y dificiles de comprender. Sin embargo, sepueden dividir en dos principales; el paladar y la aroma. Elpaladar se divide en cuatro sensaciones muy identificadas;dulce, acido, salado y amargo (0 agrio). Sin embargo, se piensaque el aroma consiste de cientos de sensaciones y ninguna estaidentificada. Las frutas y hortalizas producen cientos decompuestos volatiles, pero pocos son importantes para su aroma.Existe suficiente conocimiento sobre la sintesis y elmetabolismo de los agentes-causantes del paladar en f~utas yhortalizas pero hay muy poco sobre los volatiles aromaticos. Ungran n6mero de factores en pre- y postcosecha influyen en elsabor de frutas y hortalizas. Es necesario (y de gran interes)conocer los fundamentos del sabor para poder manipular losfactores de pre- y post-cosecha con el fin de mejorar lacalidad organoleptica de frutas y hortalizas.

Tabla 1. Las 4 percepciones del sabor y los aqentes quimicoscausantes.

/Acido

Amargo 0Agrio

Figura 1. La percepci6n de las 4 sensaciones del paladar en lalengua.

hortalizas producen un gran mlmero de compuestos volatiles.Ademas de su gran variedad en cada fruta, estos se producen encantidades muy bajas (ppm 0 menos). Por 10 tanto, para sudetecci6n y cuantificaci6n, estos compuestos deben de sercondensados por destilaci6n 0 extracci6n. La separaci6n de los

'-Compuestos volatiles normalmente se lleva acabo porcromatografia (normalmente de gases), y se identifican porcromatografla de gases, espectrometrla de masas, infrarrojo,espectroscopia de resonancia magnetica nuclear, etc. Con estastecnicas tan avanzadas se acumu16 en las ultimas cuatrodecadas mucha y muy util informaci6n sobre el sabor aromaticode las frutas y hortalizas. La lista de los volatilesencontrados en cada fruta es muy larga, hasta mas de 200. Loscompuestos volatiles encontrados en frutas y hortalizasincluyen varias clases de compuestos qulmicos como: esteres,alcoholes, aldehidos, acidos, cetonas, acetales, fenoles,hidrocarburos, etc.En las ultimos dos decadas se ha visto que no todos losvolatiles en la fruta son aromaticos 0 son importantes para elsabor. Los diferentes volatiles de frutas y hortalizas son muyvariable en sus valores de detecci6n de umbral. Lacromatografia de gases puede ser muy eficiente y sensible enla detecci6n de concentraciones muy bajas de estos volatiles.Es mas sensible que la nariz en la detecci6n de aquellosvolatiles no aromaticos 0 con muy baja intensidad aromatica,pero puede ser hasta 10,000 veces menos sensibles que la narizpara detectar volatiles aromaticos. Actualmente existe un gran

interes en desarrollar tecnicas que utilizan la nariz paradetectar volatiles aromaticos. El primer trabajo de este tipoen frutas fue hecho por Guadagni y colaboradores en los afios1960' s quienes entrenaron panelistas para detectar volatilesde una de las dos salidas de la columna del cromat6grafo degases (Fig. 2). Este salida esta conectada al detector deleromat6grafo, en donde cada vez que se aparece un compuesto(un pico en el registrador), el panelista puede detectar sieste compuesto es aromatico y tambien se puede caracterizar elaroma de dicho compuesto. Al detectar un area aromatica estapuede ser aislada, concentrada e identificada quimicamente.Con esta tecnica Guadagni y colaboradores (1966) encontraronque los compuestos aromaticos mas importantes para el aroma yel sabor de un concentrado de manzana son el 2-metilbutanoatode etilo, el hexanal y el trans-hexenal. Esta tecnicaeontribuy6 al conocimiento del sabor de frutas, sin embargotuvo varios problemas tales como que el producto deleromat6grafo detectado por el panelista es normalmente muyseeD y esto disminuye la capacidad de detecci6n del panelista.Ademas al dividir el producto del cromat6grafo entre eldetector y el panelista se disminuye la eficiencia de los dostipos de detecci6n por la dificultad de dividirlos en formauniforme y tambien por la dificultad del panelista desineronizar las dos funciones.

Figura 2. cromatografia de gases demostrando la division delproducto para detectar y caracterizar volatiles aromaticos.

Fiqura 3. La tecnica de "charm" para detectar y caracterizarvolatiles aromaticos.

VOLATILES AROMATICOS EN ALGUNAS FRUTAS Y HORTALIZASManzana. De mas de los 300 volatiles producidos por la manzanasolamente son de 20 a 40 los que contribuyen a su aroma. Comose mencion6 anteriormente Guadagni y colaboradores en el ano1966 identificaron tres volatiles importantes; el 2-

.,

metilbutanoato de etilo con una detecci6n de umbral de 0.001ppm, el hexenal con una detecci6n de umbral de 0.05 ppm ytrans-hexenal con una detecci6n de umbral de 0.017 ppm. Sinembargo con la tecnica de "Charm" se encontr6 que losvolatiles importantes para esta fruta son mas y que la mayoriason de esteres de cadena corta con pocos aldehidos yalcoholes. Nuestra investigaci6n (Yahia, et al., 1991) indic6que el 2-metilbutanoato de etilo, considerado por Guadagnicomo el volatil mas importante en el aroma de la manzana(Character-impact volatile), no es muy significativo para elaroma de la fruta fresca sino que es un producto ~e su manejopostcosecha como durante largos tiempos de almacenamiento yprocesamiento.Platano. Los volatiles aromaticos mas importantes en elplatano son esteres de cadena corta como el acetato de butilo,acetato de isopentilo, acetato de pentilo, acetato de hexilo,butirato de butilo y butirato de pentilo. Existen otroscompuestos de importancia como el eugenol, el o-metil eugenoly la elimicina.Uvas. Normalmente la uva vi tis vinifera (la uva euoropea) notiene un aroma muy intenso. En este tipo de uva parece que losvolatiles mas importantes son alcoholes. Sin embargo, la uva

vitis Labrusca, como la variedad Concord, si tienen un aromamuy intenso. En este tipo de uva los compuestos aromaticos masimportantes son el antranilato de metilo y B-demascenona.ci tricos. La naranja Hamlin madura produce compuestosaromaticos como el ester etilico, etanol, limonina, y otros noidentificados. Sin embargo, el aroma tipico de los citricos seatribuye a la gran cantidad de aceite que consiste de terpenose hidrocarburos principalmente (+)limonina (80-90% delcontenido del aceite en citricos). Sin embargo, son losterpenos oxigenados (5% del contenido del aceite) los queproporcionan el aroma tipico. El aceite en la lima contienealrededor del 50% (+)limonina y otros compuestos importantescomo citral, nootkatone, citropeno y coumarinas como el timol(Thymol) y el carveol. El aceite en la cascara de la mandarinacontiene alredeador del 68% (+) limonina.Maracuyi. Los compuestos aromaticos mas impprtantes en lamaracuya son esteres como el hexanoato de hexilo, butirato dehexilo, hexanoato de etilo y butirato de etilo.Tomates. Se piensa que los volatiles mas importantes de laaroma en tomate son el n-hexanal, trans-hexenal, cis-hexen-l-01 y el 2- y el 3-metil-l-butanol.Pepino. La aroma del pepino esta compuesto por los volatilesnona-3-trans, 6-cis-dien hex-2-enal y non-2-enal.Cebolla. El aroma de la cebolla esta compuesto principamentepor compuestos que contienen azufre como el sulfito dehidr6geno, sulfito de metilo y el sulfito de propilo.

Tabla 2. Compuestos volatiles mas siqnicativos en el aroma dealqunas frutas y hortalizas

Platanoverdemadurosobre maduro

trans-hexenaleugenolisopentanol

Repollocrudococido

isotiocianato de alilodisulfato de dimetilo

2-metil-3-etil pirazina2,S-dimetil pirazina

B-deascenona, antranilato demetilo

enzimaticas no controlados cuando la fruta se corta 0 se dana,especialmente durante el procesamiento de la fruta. Losvolatiles primarios son importantes para el aroma del frutointacto. Sin embargo, los volatiles secundarios sonimportantes para el aroma de la fruta procesada.Los volatiles primarios se derivan de varios reaccionesenzimaticas controladas a traves de lipidos, aminoacidos,fenoles, etc. Por ejemplo, los acidos grasos pueden produciralcoholes, aldehidos, acidos, carbonilos, esteres, etc. Lamayoria de las frutas y hortalizas contienen acidos grasos dehasta 20 atomos de carbono, pero la mayoraa son de 16 y 18atomos de carbonos y las de mayor importancia son el linoleicoy el linolenico.La figura 4 propone la sintesis de varios acidos a traves dela oxidaci6n Beta del acido linoleico. La oxidaci6n Beta deacidos grasos puede generar acidos de cadena corta, los cualespueden ser saturados, no saturados, B-oxi acidos 0 B-cetoacidos. En este caso, los acidos producidos son de cadena par.Sin embargo, se puede producir tambien acidos de cadena noncon la oxidaci6n alfa. Estos acidos pueden convertirse aesteres que son de mayor importancia para el aroma de lasfrutas (Figuras 4 y 5). La acil CoA puede formarsedirectamente a traves de la oxidaci6n de acidos grasos 0 elcatabolismo de aminoacidos, se reduce a aldehidos por acil CoAreductasa y los aldehidos pueden ser reducidos a alcoholes. Laetapa final es la esterificaci6n de un alcohol y un acil CoApara la formaci6n de un ester con la enzima acil CoA

transacilasa. Existen varios evidencias de que este caminoopera en frutas. Los acetatos y butiratos se convierten in

vivo en el platano a esteres de acetatos y de butiratos.Tambien se encontr6 que en la fruta intacta de fresa variosalcoholes y acidos pueden convertirse a esteres y tambien que.,

10s aldehidos se reducen en el tejido de la fruta a alcoholesy se convierten a esteres. Por 10 tanto, la oxidaci6n Beta yAlfa de los acidos grasos puede formar un gran numero devolatiles 0 sustratos de volatiles. sin embargo, todavia noexisten evidencias muy directas y mas amplias de que este sisuceda. Por ejemplo, en platano el acido palmitico no seconvierte en forma significativa a volatiles, pero otrosacidos con cadena mas corta (2 a 6 carbonos) si se convierten.Los aminoacidos 14C leucina y 14c valina se conviertieron enel platano a esteres de isopentil e isobutirato,respectivamente. Se piensa que esta conversi6n es viatransaminaci6n y decarboxilaci6n oxidativa del amino acido.otros compuestos como los pigmentos estan tambien involucradosen la producci6n de volatiles aromaticos primarios.Los acidos grasos son tambien de gran importancia en laformaci6n de los volatiles secundarios, a traves de suoxidaci6n por la enzima lipoxigenasa (LOX). Esta reacci6npuede funcionar en tejidos intactos, pero es de mucho mayorimportancia cuando se corta la fruta 0 durante suprocesamiento. Este camino fue demostrado en varias frutas yhortalizas como manzana, tomate, pepino, sandia, uva, etc.

/'--. /'--. / CO-S-Co A~ 'V'V

-t-,~'VV CO-S-CoA

CO-S- CoA~

_5_~. Cis- 5, Cis-8- Tetradeco-dienoatos

-t- ' 34

~

-t-6~

-t- 34

/'.. /'.. ~ /'--./ 'V 'V 'V" CO-S- CoA

-t-1~ CO-S- Co A 5 • Trans- 2, Cis-4- Decenoatos

~ 34

~ CO-S- Co A ~Cis-2- Octenoatosf Trans - 2 - Octeoatos't' 348

CO-s- Co A/'vA/

~ 134

CO-S-CoA/'---/

Figura 4. Producci6n de acidos y de esteres por B-oxidaci6ndel acido linoleico. 1= acil CoA deshidrogenasa, 2= enoyl CoAhidratasa, 3= hidroxiacil CoA deshidrogenasa, 4= cetoacil CoAtiolasa, 5= acil CoA transacilasa, 6= cis-3, trans-2-isomerasa, 7= cis, trans-isomerasa, a=epimerasa (Croteau,1978).

R-CHO(aldehldo)

R-CH pHtalcohol>

R-CO-S-CoA(sell CoAl

1M:IL-coA

A.INMI ••••••• 1•••

R-COOHCtaterea)

Figura 5. Producci6n de esteres a travis de acil CoA yalcoholes.

figura 6 demuestra la oxidaci6n del acido linoleico. Esta

oxidaci6n produce hidroperoxidasas (introduccion de 02); 9-0

C9t

~OHC COOHac ido 9 - oxonononoico

OOH C 13Hidroperoxidos t

OHC COOH

~

+~COOH

Cis - 3 - Noneno I

+~CHO

Hexanal

t Dehidrogenasa

~CH20HHexenol

t Isomerasa

~~HO

~CH20H

Figura 6. Produce ion de volatiles secundarios a traves deacido linoleico.

LIPIDOS~

ACIDOS GRASOSa~~

AcIdoa decadena Impar

~ ••• tIl

Acldoa decadena par

1_14••••

ufaHIDROPEROXIDOS

1Llaaas

. ALDEHIDOS/- (CoYC,,)

Acldoa

~

~Alcohols8

~

Figura 7. Producci6n de volatiles primarios y secundarios atraves de lipidos.

de taninos y la formacion de volatiles aromaticos. Losestudioscon frutas climatericas indican que la formacion delos volatiles aromaticos se presenta durante 0 despues(normalmente no antes) del inicio del cLimaterico y se aumentadurante el postclimaterico. Todos los factores en pre- ypostcosecha que influyen en la maduracion de la fruta tambieninfluyen en el sabor. Factores de precosecha que influyendurante el desarrollo de la fruta, son como la temperatur3, lafertilizacion, los reguladores de crecimiento, etc. losfactores en postcosecha son como la temperatura, la humedad,los reguladores del crecimiento (especialmente etileno), lamodificacion de la atmosfera, etc.

INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO SOBRE EL SABOR

La temperatura mas baja posible retarda la maduracion ysenescencia, disminuye la perdida de calidad y prolonga lavida postcosecha de frutas y hortalizas. Las ba: ~temperaturas tambien disminuyen el desarrollo del sabor y laformacion de 105 volatiles aromaticos. La baja humedadrelativa tambien disminuye la produccion de los volatilesaromaticos. El almacenamiento de frutas por periodosprolongados en atmosferas controladas disminuye el desarrollode su sabor caracteristico. Nuestros estudios indicaron quelas atmosferas controladas inhiben la formacion de algunosvolatiles aromaticos importantes en la manzana.

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