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NIR para melocotones y nectarinas

Jamie Fuller, Coordinadora de marketing Felix Instruments

Los parámetros de calidad son útiles en varias etapas de una cadena de suministro y se utilizan para diferentes propósitos. En melocotones y nectarinas, los parámetros de calidad se han utilizado para estimar la madurez, seleccionar frutas para el procesamiento y controlar la calidad. La espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) se puede utilizar para el análisis químico no destructivo, rápido y rentable de los atributos internos. La aplicación de esta tecnología para estas frutas acaba de comenzar, por lo que a continuación ofrecemos una breve descripción general.


Melocotones (o duraznos) y nectarinas son frutas diferentes
Aunque las dos frutas, melocotones y nectarinas, son similares en apariencia y sabor, en realidad son variantes, aunque si es cierto, muy relacionadas. También hay una diferencia en su valor nutricional.

El melocotón es originario de China y su nombre botánico es Prunus persica, mientras que el nombre botánico de la nectarina es Prunus persica var. Nucipersica La nectarina se ha descrito como la variedad de melocotones sin pelusa, y algunas semillas de nectarina pueden producir melocotones, por lo que el injerto es la forma más segura de propagar nectarinas.

El durazno y la nectarina son climatéricos y, dadas sus otras similitudes, los científicos y los economistas los vinculan. Los métodos de medición de frutas y el tiempo de análisis también son similares, lo cual es otra razón por la que a menudo se tratan indiferenciadamente.
 

Métodos más antiguos de estimación de parámetros de calidad
Los parámetros de calidad tradicionales son los cambios en el color de la piel y la carne y la firmeza de las frutas. Sin embargo, ambos son subjetivos y requieren personal con habilidad y experiencia. El contenido de sólidos solubles (SSC) y la concentración de ácidos estimados en el laboratorio son medidas más confiables de madurez. 

La firmeza no es útil como un indicador de madurez en sí mismo, ya que puede haber diferencias dentro de una variedad debido al tamaño del fruto, el clima y las prácticas agrícolas. Además, el penetrómetro, que utiliza un émbolo de unos 8 mm, implica la perforación destructiva de las frutas.

El contenido de sólidos solubles (SSC) se puede medir mediante refractómetros portátiles, que requieren la destrucción de diez frutas para producir una muestra de jugo representativa. Además, la gran cantidad de variedades de duraznos y sus diferencias en la dulzura pueden dificultar el uso del SSC como un indicador de madurez.

Se debe estimar el contenido de ácido, ya que se desea una relación azúcar / ácido favorable para mantener el sabor en los duraznos y nectarinas que se venden como frutas frescas. Por lo tanto, encontrar el contenido de ácido titulable es esencial durante la venta minorista. Tradicionalmente, se utilizaron los métodos de indicador de color o medidor de pH. Ambos métodos requieren un laboratorio simple e implican muestras destructivas de jugo de diez frutas. Además, el análisis del indicador coloreado es engorroso y requiere valoración con hidróxido de sodio y el indicador fenolftaleína. El hidróxido de sodio es corrosivo para la piel en forma no diluida y el indicador es explosivo; ambos productos químicos presentan riesgos para la salud y la seguridad.
 

Usando espectroscopía NIR
El infrarrojo cercano (NIR) es la parte del espectro de luz que se encuentra más allá del color rojo. NIR reacciona con los enlaces que mantienen los átomos en un compuesto. La absorbancia, la reflectancia y la transmisión de la luz por los compuestos variarán según los enlaces y su posición. Esta espectroscopía se utiliza para determinar la identidad de los productos químicos y estimar las cantidades en las que están presentes para poder medir los compuestos que definen la calidad (1ª. Figura).

La espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) se puede usar para melocotones y nectarinas para estimar BRIX, acidez titulables, firmeza, color e índice de diferencia de absorbancia. 

La investigación en todo el mundo en los últimos cinco años ha demostrado que NIR puede predecir con precisión SSC, contenido de ácido titulable y firmeza en duraznos y nectarinas. La materia seca, sin embargo, tiene un valor predictivo que no es confiable. En cambio, el Índice de Diferencia de Absorbancia (IDA; Index of Absorbance Difference, IAD) puede determinar la madurez.

El Índice de Diferencia de Absorbancia es un nuevo indicador de madurez recomendado por muchos estudios y ha sido probado para melocotones y nectarinas. Antes de madurar, la piel de las frutas es verde debido al contenido de clorofila-a. Cuando las frutas maduran, el color de su piel cambia de verde a amarillo, rojo o naranja. El índice mide la desaverdización. El valor del índice disminuye a medida que la fruta madura, como se muestra en la Figura 2.

El IDA puede ser detectado en el campo por las herramientas NIR. Además, el IDA en la cosecha se confirmó como un indicador confiable de la vida útil de la fruta poscosecha en melocotones y nectarinas por un trabajo de doctorado italiano presentado a la Università di Bologna.
 

Puntos críticos de uso de NIR
Hay muchas etapas diferentes de producción de fruta donde la estimación de parámetros de calidad por NIR puede usarse para duraznos y nectarinas. 

- Para determinar el momento de cosecha
NIR se puede utilizar para determinar la madurez para establecer el tiempo de cosecha mediante la evaluación de la IDA y la firmeza.

Índice de diferencia de absorbancia: cuando los duraznos y las nectarinas comienzan a madurar, el verde se vuelve amarillo con rojo acompañado de un cambio en la firmeza. Sin embargo, las frutas con el mismo color de fondo pueden tener una firmeza diferente dependiendo de su posición en el dosel. Entonces, el índice IDA se considera un mejor indicador del momento de cosecha al examinar las frutas en los árboles. A medida que los duraznos maduren, su índice caerá de 2.0 a 0.1. (Ver Figura 2).

Firmeza: aunque es un parámetro tradicional, todavía se usa para juzgar la madurez y elegir frutas que retendrán una excelente calidad al final del transporte.

- Selección de fruta para procesamiento
La espectroscopía NIR posterior a la cosecha se puede utilizar para estimar BRIX para medir el SSC para la selección de frutas para diversos tipos de procesamientos, como la producción de jugos, mermeladas y otros productos. Los valores de SSC pueden variar en diferentes partes de una sola fruta, por lo que se deben tomar dos lecturas por durazno / nectarina en los lados opuestos de la fruta en el plano ecuatorial. 

- Control de calidad durante el almacenamiento
Las herramientas NIR pueden ser útiles para detectar el desarrollo de la madurez y el sabor durante el almacenamiento utilizando BRIX, acidez titulable y firmeza.

Así como las manzanas viejas pierden su firmeza y se vuelven harinosas, los duraznos se vuelven lanosos cuando son viejos. También puede ser el resultado de condiciones de almacenamiento inadecuadas como es el almacenamiento en frío a 0–3 ° C durante un período prolongado de tiempo. Como resultado, el contenido de jugo en las frutas es menor, y las frutas tienen un sabor gomoso.

Anteriormente se detectaba la lanosidad en melocotones mediante penetrómetro; sin embargo, el NIR, que mide con precisión la firmeza de los melocotones y las nectarinas, también se puede utilizar para identificar la posible textura lanosa en las frutas almacenadas durante un mes o más. Las frutas con este defecto en la textura no son aptas para el consumo como las frutas frescas, pero algunas podrían procesarse, por lo que pueden clasificarse para diversos usos.

- Venta al por menor
El SSC, la acidez titulable y el índice IDA, que se basan en las características internas de las frutas, predicen mejor la satisfacción del consumidor que factores externos como el color. La relación SSC a ácido aumenta a medida que la fruta madura, mientras que el índice IDA disminuye ( Figura 3). Un IDA ≤0.6 cumple mejor con la satisfacción del consumidor en frutas frescas. Un contenido sólido soluble mínimo de 11 ° Brix es el SSC óptimo. 

- Medidores de calidad
El F-750 Produce Quality Meter, fabricado por Felix Applied Food Science Instruments, es un ejemplo de un espectrómetro NIR que se puede usar para melocotones y nectarinas para medir SSC, ácidos titulables y color interno y externo. El F-750 ofrece lecturas individuales en unos pocos segundos y es lo suficientemente pequeño como para que las personas puedan usarlo con una mano. Aunque se entiende como una herramienta general, tiene un software de construcción de modelos fácil de personalizar para melocotones y nectarinas.
 

Las mejores prácticas de cultivo para duraznos y nectarinas
Los agricultores pueden utilizar prácticas agronómicas bien establecidas para obtener duraznos y nectarinas de buena calidad, que pueden beneficiar a toda la cadena de suministro. El proceso comienza desde el principio cuando los árboles son jóvenes. A continuación se describen dos de los más importantes que influyen en la calidad del fruto en la cosecha. 

Arquitectura del árbol: la posición de la fruta en la copa del árbol es crítica para una excelente calidad en los duraznos, especialmente el desarrollo del color, ya que las frutas requieren luz. Podar y mantener un dosel abierto permite que la luz llegue a las ramas inferiores. Un centro abierto es el sistema de conducción ideal para los frutos y se puede lograr mediante una arquitectura de árboles en forma de V o Y. Cuando las frutas obtienen luz uniforme, el cultivo tendrá atributos de mejor calidad; de lo contrario, las frutas en un dosel sombreado tendrán una calidad inferior.

Poda y raleo: la longitud del brote, la distribución y el número de frutos en cada brote también influirán en el tamaño del fruto. Para lograr una densidad óptima de frutos, es necesario también ralear. Un número de fruta equilibrado en un árbol abierto y bien conducido produce frutos más grandes. Además, la poda y el raleo disminuyen el tiempo necesario hasta alcanzar la madurez. Cuando las frutas no están raleadas necesitan más tiempo para lograr un valor IDA más bajo.

Ventajas de las herramientas NIR
Muchas herramientas NIR, como la F-750, son pequeñas y portátiles, por lo que los agricultores, proveedores, procesadores de frutas y minoristas pueden usarlas en el campo, almacenes, plantas procesadoras o tiendas, respectivamente. Las personas pueden tomar tantas lecturas como necesiten las herramientas NIR, ya que el método no es destructivo y da resultados en tiempo real para una rápida toma de decisiones. Dado que se pueden usar varias veces y en numerosas frutas en poco tiempo, los instrumentos reducen el costo del análisis de calidad y lo hacen asequible para todas las personas.

 
Figura 0 - Melocotones

Figura 1 - Espectros de absorbancia de infrarrojo cercano (NIR) sin ningún preprocesamiento (primera línea) y con el procedimiento estándar de variante normal (SNV) (segunda línea), para (a) melocotones y (b) nectarinas. Baltazar, et al. . 2019. (Créditos de imagen: https://doi.org/10.3390/agronomy10020152)

Figura 2 -  Imagen de la distribución de maduración de la fruta a los 101, 108 y 122 días después de la plena floración DAFB. Los círculos blancos, así como los círculos coloreados con el tono gris más claro, representan los frutos en su etapa de madurez fisiológica (PM). Cuanto mayor sea el valor y cuanto más inmadura sea la fruta, más oscura será la sombra de gris. Los círculos negros representan las frutas más inmaduras. Bonara et al 2013 (créditos de imagen: https://www.hindawi.com/journals/ija/2013/242461/)

Figura 3 - A medida que disminuye el índice IDA, el SSC en las frutas aumenta, un proceso que ocurre a medida que las frutas maduran. (Créditos de imagen: https://www.hindawi.com/journals/ija/2013/242461/) 

 

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