Universidad de Costa RicaFacultad de Ciencias AgroalimentariasEscuela de AgronomíaCurso AF-5408Luis Carlos Arrieta Lara. A80652Mario Quesada Lacayo. A64506

Efecto de la exposición a etileno por lapsos de tiempo distintos para

evaluar la maduración de banano y el efecto del uso de retardadores de

maduración como 1-MCP para contrarrestar los efectos del etileno.

INTRODUCCIÓN.

El mercado del Banano en Costa Rica es de gran importancia, el 2,1% del Producto

Interno Bruto del país pertenece al aporte de esta fruta, para el año 2007 se registró la

mayor cantidad de exportaciones con 114 millones de cajas (2.07 millones de toneladas

métricas), es por esto que las investigaciones en el manejo pos-cosecha del fruto son

determinantes para que la fruta llegue en el estado ideal al destino (CORBANA, 2011)

La maduración de los frutos climatéricos, a los que pertenece el banano; es

producto de una serie de cambios fisiológicos que continúan aun separado de la planta

madre antes de llegar a madurez total, esto porque se sintetizan pigmentos y aromas por

transformaciones hidrolíticas de los materiales de reserva. (Guevara et al 2006, Chang y

Sáenz 2005).

Las aplicaciones comerciales de etileno son utilizadas para homogenizar la

maduración de los frutos antes de ser vendidos en el anaquel, esto garantiza que las frutas

tengan una apariencia agradable al consumidor en el lugar de destino. Existe una tabla

comercial de coloración de banano para que la fruta quede homogénea antes de ser

colocada en los supermercados.

Por su parte las aplicaciones comerciales de 1-MCP como inhibidor del efecto del

etileno, bloqueando los receptores ubicados en las membranas celulares (Blankenship y

Dole 2003); son usadas para que las frutas no maduren durante el viaje al lugar de

destino, un contenedor puede ser rechazado por maduración temprana de la fruta. Es por

eso que el manejo del etileno juega un papel importante y analizar los cambios en la

frutas concuerdan con un manejo eficiente del cultivo (Dadzie y Orchard 1997).

Los objetivos del trabajo son Evaluar el efecto de la exposición en distintos lapsos

de tiempo a etileno en la maduración del banano, así como el comportamiento de un

represor del etileno, el 1-MCP mediante el uso de cámaras aisladas; determinando el

tiempo critico de exposición al etileno en la maduración del banano; utilizando el 1-MCP

como represor del efecto del etileno en la maduración del banano y su efecto en banano

expuesto por 24 horas a etileno.

METODOLOGIA.

La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Tecnología Pos cosecha (LTP)

del Centro de Investigaciones Agronómicas (CIA) de la Universidad de Costa Rica.

Se trabajó con fruta de calidad de exportación, para el mercado de Europa, traídas

de la zona de Río Frío Costa Rica de la empresa Dole. Toda la fruta fue cosechada en

madurez fisiológica, grado de exportación para mercado Europa (11-12 semanas).

La fruta fue almacenada por 15 días más en una cámara fría a 14°C, esto con el fin

de simular el transporte hacia el lugar de destino.

Una vez cumplido el periodo se procedió a separar los tratamientos por horas de

exposición a etileno (anexo 1) de tal manera que existió una caja de cartón (de las

utilizadas normalmente para empacar banano) respectivamente para 2, 4, 8,10 y 24 horas,

a las cuales se les agregó 10 manos de banano por cada una y se almacenó a 20ºC para

acelerar la maduración (Saeed et al 2001).

Se dispuso además de una caja de plástico extra la cual contenía igual cantidad de

manos de banano y que además se le aplicó 1-MCP en una concentración de 25 nl/l

(anexo 2). Para esto se utilizó el reactivo 1-MCP, proporcionado por el Laboratorio de

Tecnología Pos cosecha (LTP) del Centro de Investigaciones Agronómicas (CIA),

perteneciente a la Universidad de Costa Rica. Para el cual se determinó la cantidad de

0,0032g necesaria para un volumen de 18 litros y la cual se pesó en balanza analítica. Lo

ideal es utilizar concentraciones menores (Chang y Sáenz 2005) como se utilizan a nivel

comercial, sin embargo no fue posible debido a la relación concentración/volumen, un

volumen de 18 litros necesitaría una cantidad muy pequeña de 1-MCP (menor a 0,001) lo

cual nos introduce dentro del error de la balanza analítica. Se procedió luego a aplicarlo a

la caja de plástico completamente sellada para evitar al máximo perdidas por volatilidad.

Luego de separados los tratamientos se introdujeron a una cámara frigorifica con

circulación de etileno gaseoso y se fueron sacando según cumplieron las horas de

exposición designadas para cada caja. El testigo y el tratamiento al cual se le aplicó 1-MCP

se mantuvieron ambos por 24 horas a exposición constante con etileno.

En cuanto a los parámetros a evaluar se realizarán mediciones de color, textura y

grados Brix. Para el caso del color se realizará según la tabla comercial de coloración de

banano. Para las pruebas de textura y grados brix, se utilizó un penetrómetro tipo

Chatillón y un espectómetro ATAGO® respectivamente.

Tratamiento Horas de Exposición a Etileno

Banano sin 1-MCP 2 4 8 10 24(testigo)

Banano con 25 nl/l de 1-MCP 24

Cuadro 1. Tratamientos a aplicar para determinar el efecto de la maduración del banano.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

Una vez obtenidos los resultados se pudo observar un comportamiento muy poco

uniforme en cuanto a las variables analizadas para los frutos tratados con los distintos

periodos de exposición a etileno gaseoso, ya que se pudo observar que en la mayoría de

las cajas designadas para los tratamientos existía al menos una mano completa de banano

la cual no presentaba signo alguno de maduración (Figura 1). Este fenómeno se pudo

deber a que la fruta proporcionada fue cosechada con madurez fisiológica muy dispareja,

por lo que la iniciación de la maduración no ocurrió al mismo tiempo en todas las manos

dispuestas por caja.

Figura 1. Fenómeno observado en la maduración de frutos de banano

correspondiente a la fruta expuesta por 4 horas a etileno, ocasionado por

diferencias en la edad fisiológica a la hora de la cosecha.

Ya que como lo menciona Osuna et al en su estudio realizado para el 2008 la

respuesta del etileno depende de ciertas condiciones entre ellas el tipo de cultivar y la

uniformidad de cosecha lo que da como resultado un cambio en la coloración de la

cáscara como respuesta a la aplicación exógena.

2 7 12 17 224

4.2

4.4

4.6

4.8

5

5.2

0

0.5

1

1.5

2

2.5

GradoFirmeza

Horas de exposición Etileno

Grad

o M

adur

ació

n

Firm

eza

kgf

Figura 2. Efecto de los distintos tiempos de exposición a etileno gaseoso sobre el grado de

maduración y la firmeza de pulpa en frutos de banano.

En la figura 2 se puede observar para el caso de los frutos expuestos por 2 horas a

etileno que estos presentan un menor grado de maduración y valores altos de firmeza de

la pulpa, para el caso de los expuestos por 4 horas se observa un incremento considerable

en el grado de maduración lo cual se complementa con un marcado descenso en cuanto a

la firmeza de pulpa. Para el caso de la exposición a 8 horas se observa un comportamiento

poco lógico, ya que hay un descenso en el grado de maduración lo que ocasiona un

marcado incremento de la firmeza de pulpa.

Para el caso de los frutos expuestos a 10 y 24 horas se retoma el comportamiento

esperado por lo tanto es posible notar un incremento en el grado de maduración,

obteniendo el valor mayor el testigo el cual fue expuesto a 24 horas, además es notable el

descenso en la firmeza de la pulpa para ambos tratamientos obteniendo de igual manera

el menor valor el testigo. Lo cual concuerda con lo descrito en investigaciones anteriores

donde se demuestra que solo es necesario una pequeña cantidad de etileno gaseoso

aplicado de manera exógena y que aumente la concentración endógena de la fruta, para

dar inicio a la cadena de reacciones que propician el comienzo de una serie de cambios en

el metabolismo de las frutas que ocasionan fenómenos como maduración los cuales se

encuentra ligados procesos de degradación la clorofila, además de la conversión del

almidón en azucares signo visible del ablandamiento de la pulpa y del aumento en el

contenido de sólidos solubles (Vendrell et al. 2001).

3b.

Figura 3. Estado de la fruta tratada por un periodo de 2 horas (izquierda) y el testigo el cual fue expuesto a 24 horas (derecha) con etileno gaseoso.

Además en el presente estudio se pudo observar que al exponer la fruta por un

mayor periodo de tiempo como se puede observar en la Figura 2, además de tener un

mayor grado de maduración se propicia una mayor uniformidad en la coloración de los

frutos (figura 3 izquierda), mientras que al ir bajando los periodos de exposición existe la

tendencia de los frutos a madurar de forma dispareja (figura 3 derecha).

2 7 12 17 2220.6

20.8

21

21.2

21.4

21.6

21.8

22

0

1

2

3

4

5

6

BrixGrado

Horas de exposición Etileno

°Bx

Gra

do d

e M

adur

ació

n.

Figura 4. Efecto de los diferentes tiempos de exposición a etileno gaseoso sobre el

contenido de sólidos solubles y el grado de maduración en frutos de banano.

En la figura 4 se puede observar como al comparar el grado de maduración con el

contenido de sólidos solubles en los frutos de banano, se obtuvo que en el tratamiento en

el cual la fruta fue expuesta a 2 horas de etileno el grado de maduración es el menor sin

embargo se observa un elevado valor en cuanto a contenido de sólidos solubles se refiere,

al aumentar a 4 horas de exposición se obtiene un ascenso en cuanto al grado de

maduración y además un elevado contenido de sólidos solubles, cuando se expuso la fruta

a 8 horas de etileno, es posible observar una caída en el grado de maduración e

igualmente en el valor de grados Brix.

Se nota además que a las 10 horas de exposición hay un aumento en el grado de

maduración pero sin embargo el contenido de sólidos solubles continúa en decaimiento,

cuando se evalúa el testigo aunque se observa que este presenta el grado más alto de

maduración, el contenido de sólidos solubles aunque experimenta un aumento, sigue

siendo mucho menor al obtenido en la fruta expuesta a las 2,4 y 8 horas de etileno.

Los cambios en el sabor (sólidos solubles) en el caso de los frutos climatéricos, se

derivan de la hidrolisis de los carbohidratos de reserva del mismo fruto, después de ser

cortado de la planta madre, el etileno influye en la aceleración del proceso de

maduración, en la aceleración de la tasa respiratoria del futo y en la modificación de la

pigmentación de los frutos, de esta manera al aplicar etileno y exponer los frutos a

distintas horas se observan cambios en aumento de grados Brix y grado de maduración a

partir de las 12 horas. Lo que observamos a 4 horas de exposición de etileno, con respecto

a los sólidos solubles es posiblemente porque bajas exposiciones de etileno disparan la

acción de la ACC sintasa, la enzima promotora de la síntesis de etileno, al llegar a niveles

altos de etileno dentro del fruto (12horas) posiblemente los mecanismos de inhibición de

la síntesis de la hormona empiecen a funcionar de manera que se de la autocatálisis de la

ACC (De la cruz et al, 2010).

2 7 12 17 2220.6

20.8

21

21.2

21.4

21.6

21.8

22

0

0.5

1

1.5

2

2.5

BrixFirmeza

Horas de exposición Etileno

°Bx Fi

rmez

a kg

f

Figura 5.Efecto de los distintos tiempos de exposición a etileno gaseoso sobre el

contenido de sólidos solubles y la firmeza de pulpa en frutos de banano.

Al comparar en la figura 5 el contenido de sólidos solubles con el nivel de firmeza

en la pulpa, es posible notar un comportamiento similar al observado en las evaluaciones

anteriores en donde los tratamientos de 2 y 4 horas siguen un comportamiento bastante

aceptable, pero sin embargo al detallar los tratamientos de 8 y 10 horas de exposición se

evidencia una marcada alteración del comportamiento esperado y no es hasta que se

evalúa el testigo (24 horas), cuando se observa una pequeña mejora en el

comportamiento.

Cuadro 2. Resultados obtenidos para la fruta tratada con 1-MCP y expuesta a 24 horas de

etileno gaseoso y el control 24 horas.

Al observar los resultados obtenidos en el cuadro 2, es posible notar como el grado

de maduración se mantiene bastante bajo lo que significa que no hubo iniciación del

proceso de maduración, además al realizar pruebas de firmeza de la pulpa se obtuvo un

valor considerablemente alto lo cual podría deberse a que no hubo ablandamiento de la

misma por efecto de la maduración, además aunado a esto el contenido de sólidos

solubles obtenido se encuentra muy por debajo de los valores obtenidos para la fruta

tratada únicamente con etileno.

Esto concuerda con lo descrito por Serna et al, ya que en su estudio se refiere al 1

-metilciclopropeno como el causante de una serie de cambios en los procesos

metabólicos, además menciona que este producto ha sido caracterizado por una marcada

disminución de los cambios asociados con la pérdida de calidad durante la pos cosecha,

permitiendo así prolongar la vida útil de frutas.

Según Sáenz- Chang para el 2005, aplicaciones de 30nl/l -1 de 1-MCP causan

diferencias de coloración acentuadas con un avance en la coloración muy lento (de verde

a amarillo), lo que concuerda en nuestro caso en donde valores de 25nl/l -1 causa una

diferencia de 2 grados menos respecto a la fruta tratada con etileno según la escala

utilizada, lo mismo pasa para los valores de contenido de sólidos solubles y la firmeza de la

pulpa.

Conclusiones

• Basta con un poco tiempo de exposición a etileno exógeno para desencadenar el

proceso de maduración en frutos de banano.

• A mayor tiempo de exposición de la fruta a etileno se obtiene una mayor rapidez

de maduración y una mejor uniformidad en la coloración de la cáscara.

• Es necesario que la madurez fisiológica de cosecha sea lo bastante uniforme

posible para así obtener una maduración pareja en todo el cargamento.

• En el proceso de maduración:

- Existe una relación inversamente proporcional entre la firmeza de la pulpa y el

grado de coloración de la cáscara.

- Al igual que el contenido de sólidos solubles y la firmeza de la pulpa.

• La utilización de 1-MCP resultó ser efectiva para retrasar la maduración, para

asegurarse que la fruta no madure durante el transporte, además de alargar la vida

útil del producto una vez puesto en el anaquel.

Literatura citada

BLANKENSHIP, S. DOLE, J. 2003. 1-Methylcyclopropene: a review. Postharvest Biology and Technology 28: 1-25.

CORBANA. 2011. Estadísticas de Exportación de banano. En línea, consultado el 13 de noviembre de 2011.

DADZIE, B. ORCHARD, J. 1997. Evaluación rutinaria pos cosecha de híbridos de bananos y plátanos : criterios y métodos. Guías técnicas Inibap. International Plant Genetic Resources Institute.

DE LA CRUZ, J. VELA, G. DORANTES, L. GARCÍA, H. 2010. Efecto del Etileno sobre el ACC y ACC Oxidasa en la Maduración de Papaya ’ Maradol ' Maduración de Papaya “ Maradol ” Ethylene Effect On Acc Content And Acc Oxidase During Ripening Of “ Maradol ” Papaya. Rev. Flotec. Mex. 33(2): 133-140pp.

CHANG-YUEN, K. SÁENZ, M. 2005. Efecto del 1-metil-ciclopropeno (1-mcp) en la maduración de banano. Agronomia Costarricense. 29(3): 211-220pp.

GUEVARA, E. JIMÉNEZ, V. 2005. Producción de frutos y senescencia. pp 35. In: Villalobos, E. (ed). La reproducción de las plantas. Editorial UCR.

OSUNA J; VÁZQUEZV; PÉREZ M. 2008. Caracterización Pos cosecha de Cultivares de Plátano para Consumo en Fresco. Revista Chapingo Serie Horticultura 14(2): 139-145pp.

SAEED, A. THOMPSON, A. AHMAD, I. ASGHAR, A. 2001. Effect of Temperature on the Ripening Behavior and Quality of Banana Fruit. Int. J. Agri. 3(2):.224-227.

SERNA L; TORRES L; AYALA A.2008. APLICACIÓN DE 1-METILCICLOPROPENO, UNA ALTERNATIVA A LA ESTACIONALIDAD DE LA PITAHAYA AMARILLA. ACTA. Universidad Nacional de Colombia. 2-3pp.

VENDRELL M; DOMÍNGUEZ E; LLOP I. 2001. Climacteric Versus Non-Climacteric Physiology. Acta Hort. (ISHS). 553:345-349pp

Anexo 1. Preparación del etileno

El etileno viene en presentación liquida, comercialmente se llama Madurex

concentrado® 94%, y se aplica en la cámara frigorífica por medio de un

gasificador de etileno. La cámara tiene un volumen de 8.75 m3 y se requiere una

concentración de 800ppm de etileno interno para lo cual se midió 1 litro de la

solución de Madurex y se vertió en el gasificador. Este se conecta dentro de la

cámara y se pone en funcionamiento al estar la cámara completamente sellada.

Anexo 2. Preparación del 1-MCP

El reactivo viene en polvo a una concentración de 0,14%. La dosis

comercial es de 1,6g/m3 y se obtiene una concentración de 1000 ppb (nl/l). Se

tiene un balde de 80 litros y se requiere una concentración de 25 ppb.

1,6 gramos 1000 litros X = 0,128g a una concentración de 1000ppb 80 litros

0,128gramos 1000ppb X = 0,0032 gramos de 1-MCP 25 ppb