Caracterización instrumental de la jugosidad en frutos de hueso
Autores:
B. Diezma, E.C. Correa, P. Baltazar
E.T.S.I.A.A.B. Universidad Politécnica de Madrid. Grupo de Investigación LPF–TAGRALIA.
Publicado en Revista de Fruticultura nº77
Resumen
Uno de los principales atributos texturales de las frutas de hueso es la jugosidad, que junto con la firmeza determinan que los consumidores asuman el producto como listo para consumir. Sin embargo, aunque está ampliamente aceptado el procedimiento instrumental y los correspondientes umbrales que categorizan los frutos según su nivel de firmeza, hasta la fecha no hay protocolos ampliamente aceptados para la determinación instrumental de la jugosidad. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en una investigación conjunta entre un grupo de investigación de la Universidad Politécnica de Madrid, el LPF–TAGRALIA, y la empresa Frutas Esther, cuyo objetivo es la puesta a punto de procedimientos instrumentales y la determinación de umbrales para la clasificación de melocotones y nectarinas según sus niveles de jugosidad. Estos resultados pueden contribuir a armonizar la toma de decisiones en la cadena logística de las frutas de hueso.
Palabras clave: Melocotones, Nectarinas, Evaluación sensorial, Espectroscopia NIR, Atributo textural.
Abstract
Instrumental characterization of juiciness in stone fruits. There is growing interest within the peach and nectarine markets in obtaining and selling ‘ready to eat’ fruits. For this, pre–ripening protocols are being applied, which do not always result in sufficiently juicy fruits. Therefore, the aim of this study is the development of objective instrumental procedures for quantification of the juiciness attributes of these fruits. The results of these instrumental procedures contribute to supporting decision tools in the logistics chain of stone fruits.
Key words: Peaches, Nectarines, Sensory evaluation, NIR spectroscopy, Fruit texture.
Como los consumidores han ido comprobando en otros productos, la aparición de nuevas variedades de frutas de hueso no siempre ha respondido a sus expectativas. La mejora genética en frutos de hueso ha sido intensa en los últimos años, especialmente en melocotones y nectarinas, surgiendo de esto nuevas variedades precoces, más resistentes y productivas, pero con pérdidas de la calidad organoléptica que han contribuido a la caída de la demanda. Concretamente, el consumo interior de melocotón experimentó una caída del 14% en la campaña del 2018 respecto a la campaña de 2017.
El manejo del almacenamiento frigorífico de nectarinas y melocotones es un factor determinante en la obtención de frutos de alta calidad en consumo. Entre los atributos sensoriales negativos identificados en melocotones y nectarinas se encuentra la lanosidad. Desorden textural relacionado con un almacenamiento frigorífico inadecuado y caracterizado por falta de jugosidad y texturas harinosas. El rango ideal para el almacenamiento de melocotones y nectarinas está comprendido entre 0 y 3ºC, temperaturas que ralentizan la maduración de los frutos y no inducen a la aparición de lanosidad en la pulpa. Temperaturas inferiores pueden dar lugar a daños por frío más o menos graves según variedades, y temperaturas entre 3 y 8ºC inciden negativamente en el atributo sensorial de la jugosidad.
Complementariamente, el acceso a mercados en los que los consumidores demandan frutos listos para comer en los lineales de sus tiendas supone la aplicación de protocolos postcosecha que alternan periodos de conservación en frío y de pre–maduración a temperaturas medias. Asegurar la presencia de este producto en los lineales es un reto tecnológico para los productores y los distintos actores de la cadena logística, que implementan estos protocolos de conservación–maduración que no siempre conducen a la obtención de frutos en madurez óptima de consumo. En este contexto, uno de los principales atributos sensoriales identificados como deficientes en el caso de las frutas de hueso es la jugosidad.
Aunque la jugosidad es un atributo sensorial destacado en la aceptación de los frutos de hueso por parte de los consumidores, hasta el momento no forma parte de los parámetros considerados para la categorización de lotes. Mientras que, para otros atributos, como el dulzor o la firmeza, existen determinaciones instrumentales que permiten objetivar límites comerciales y de manejo, para la determinación de la jugosidad no existe un procedimiento generalmente aceptado por los actores de la cadena logística capaz de regular sus relaciones comerciales. Existen estándares de facto y acuerdos contractuales entre productores y distribuidores para determinar los límites de firmeza y del contenido en sólidos solubles de los frutos en madurez óptima para su consumo. Así, la firmeza de la zona ecuatorial de los melocotones y nectarinas es un buen indicador de la maduración. Se admite que los frutos están listos para consumo si su resistencia a la penetración en el ensayo normalizado Magness Taylor (MT), se encuentra entre 9–13 N. De la misma manera, se exige un valor mínimo de unos 11ºBrix para aceptar una partida lista para consumo y de categoría comercial superior.
El Grupo de Investigación LPF–TAGRALIA de la ETSIAAB–UPM, junto con la empresa Frutas Esther, una de las principales exportadoras de frutas de hueso en España, han llevado a cabo una investigación cuya finalidad es el diseño de procedimientos instrumentales basados en propiedades ópticas y mecánicas para la evaluación objetiva de la jugosidad en nuevas variedades de melocotones y nectarinas sometidas a diferentes tratamientos postcosecha.
En esta investigación se ha actualizado un procedimiento desarrollado en el marco de un proyecto europeo centrado en el estudio de la lanosidad y la harinosidad en frutas de hueso y de pepita respectivamente. Durante las campañas 2018 y 2019 el ensayo mecánico para la determinación de la jugosidad se ha implementado en más de 3.000 frutos pertenecientes a 20 variedades de alto interés comercial. Estos frutos fueron sometidos a diferentes protocolos de conservación en frío y pre–maduración (almacenamiento a alta humedad relativa y temperaturas de 20ºC) con el objetivo de generar variabilidad en las condiciones de firmeza y jugosidad y contribuir a la identificación de los protocolos de conservación y pre–maduración más convenientes para la obtención de frutos ‘ready to eat’.
El prototipo desarrollado consiste en un sistema de sobremesa, sencillo y rápido para su implementación en planta productora o comercializadora, con posibilidades de implementación at–line (laboratorio) y on–line (en línea de escandallo). La herramienta consiste en un implemento y su adaptación a una máquina universal de ensayo tipo FTA o similar que permite controlar de forma precisa la velocidad de ejecución del ensayo y la deformación, así como generar y almacenar la curva de deformaciones. La aplicación de una determinada deformación se realiza sobre una muestra de pulpa obtenida mediante una probeta de dimensiones estándar y confinada en una pieza toroidal (Figura 1). Como resultado del ensayo se obtiene el área de jugo fácilmente extraíble sobre un papel de filtro de características específicas y el registro de la curva fuerza–deformación de la compresión. La superficie sobre el papel de filtro mojada por el jugo extraído de la compresión de la pulpa es lo que se denomina ‘jugosidad instrumental’ (Ajuice, cm2), determinándose mediante un sistema de análisis de imagen fácilmente implementable en planta.
Figura 1. Prototipo de jugosidad. a) alzado del implemento; b) planta del implemento.
Tan importante como la definición del procedimiento y el protocolo a seguir en la realización del ensayo anteriormente descrito, es el establecimiento de umbrales que permitan identificar aquellos frutos con una jugosidad organoléptica satisfactoria a partir de la superficie de jugo ocupada en el papel de filtro. Se persigue así la generación de estándares instrumentales de jugosidad similares a los existentes para la firmeza.
La caracterización de cada fruto se completa con la determinación del contenido en agua (porcentaje de agua sobre peso fresco del fruto (W, %)), sólidos solubles (SS,ºBrix), firmeza mediante el ensayo de penetración de la pulpa MT (FMT, N) y con la clasificación basada en un análisis sensorial. Un panel de cata constituido por tres catadores, entrenados previamente para evaluar los frutos en el descriptor ‘jugosidad’ (Juiciness), puntúan según la escala de 0 a 9, correspondiendo el valor de 0 a la menor presencia del descriptor en la muestra y el de 9 a la máxima presencia.
En el Cuadro 1 se incluye un resumen del material vegetal ensayado en cada campaña y sus fechas de recolección con indicación de si se tratan de variedades de pulpa blanca o de pulpa amarilla.
Cuadro 1. Número (N) de muestras, según variedad de melocotones y nectarinas, ensayadas durante las campañas 2018 y 2019.
Una de las primeras constataciones que permite el análisis de datos conjunto de estos lotes, con representación de variedades tempranas, medias y tardías realizando determinaciones a lo largo de diversos tratamientos de conservación refrigerada y de pre–maduración, es que el contenido en agua del fruto no se correlaciona con la cantidad de jugo fácilmente extraíble, responsable este último de la jugosidad sensorial del fruto. En el contenido en agua se han verificado coeficientes de variación de alrededor del 5% en nectarinas y del 2,5% en melocotones, notablemente menores a los coeficientes de variación verificados en la jugosidad instrumental (algo más del 60% y del 50% en melocotones y nectarinas respectivamente), y en la jugosidad sensorial (en torno al 40% en ambas especies). El rango de jugosidad instrumental alcanzado por la población de nectarinas es un 31% inferior al obtenido en la población de melocotones. Además, la jugosidad instrumental promedio alcanzada por la población de nectarinas tras el proceso de maduración es un 12% inferior al obtenido en la población de melocotones.
Una metodología de análisis que permite visualizar fácilmente las relaciones globales entre las variables estudiadas es el análisis de componentes principales (Figura 2). En él se hace patente la relación inversa entre el contenido en agua (W, %) y los sólidos solubles (SS, ºBrix): variables alineadas, pero en los extremos opuestos del eje que definen en el espacio de componentes principales. Es también interesante la coincidencia prácticamente total de la jugosidad instrumental (Ajuice, cm2) y la jugosidad sensorial (Juiciness) solapadas en un mismo eje, en el que en el extremo diametralmente opuesto se sitúa la firmeza (FMT, N), indicando que a medida que aumenta la jugosidad disminuye la firmeza, lo que es el patrón de evolución normal en el proceso de maduración. La superposición de las dos determinaciones de la jugosidad permite concluir que el ensayo mecánico de jugosidad es un procedimiento objetivo y capaz de reproducir la evaluación del atributo organoléptico textural ‘jugosidad’, además, transferible a los diferentes escenarios de la cadena logística de las frutas de hueso.
Figura 2. Resultado de un análisis de componentes principales: proyección de las variables en el plano Factor 1 x Factor 2, mostrando la relación entre variables.
El alto valor comercial que tienen en los lineales de los puntos de venta los frutos ‘listos para consumir’, justifica la necesidad de adoptar procedimientos instrumentales para categorizarlos como tal. Los procedimientos instrumentales adoptados en este trabajo se fundamentan en las conclusiones obtenidas del panel de cata, que identificó que los frutos óptimos para consumo son aquellos de baja firmeza (inferior a 20 N según ensayo de penetración de la pulpa) y alta jugosidad (con una calificación del panel superior a 6).
Dada la alta correspondencia entre jugosidad instrumental y jugosidad sensorial, es relativamente sencillo establecer un umbral en el valor de área de jugo que discrimine los frutos con alta jugosidad organoléptica (Figura 3). El procedimiento y sus umbrales se ha optimizado para melocotones y nectarinas, y puede ser fácilmente ajustado por variedades o grupos de variedades. De tal manera que se establece un sistema de discriminación basado en dos variables, de modo que los frutos con FMT<20N y un área de jugo superior a los cm2 definidos para cada variedad, son los que se identifican como de elevada jugosidad sensorial y por tanto ‘listos para comer’. En este sentido es relevante indicar que se han identificado variedades, tanto de nectarinas como de melocotones, en las que la manifestación de jugosidad ha sido claramente inferior, a pesar de haber sido sometidas a los mismos protocolos de conservación y pre–maduración que el resto.
Figura 3. Gráfico de dispersión con identificación de los frutos considerados ‘listos para consumo’ según evaluación sensorial (símbolos verdes) y delimitación de los umbrales de firmeza y jugosidad instrumental que permiten su discriminación.
La espectroscopia VIS–NIR es una técnica no destructiva con una trayectoria relativamente larga en la evaluación de las características de calidad de los productos hortofrutícolas. La mayor parte de sus aplicaciones se han centrado en la estimación cuantitativa de la composición química de frutas y hortalizas (sólidos solubles, materia grasa, contenido en agua, etc.). Sin embargo, durante la maduración de los frutos se producen además cambios texturales que afectan a la distribución de agua y gases y su movilidad en los intersticios celulares, que están directamente relacionados con el jugo fácilmente extraíble, esto es, con la jugosidad. Estos cambios afectan a la dispersión de la luz en las medidas de espectroscopia NIR, aspecto de la señal NIR que también retiene información relevante sobre las muestras.
Dado el interés y potencialidad de la técnica, complementariamente a las determinaciones mecánicas y sensoriales, se llevan a cabo medidas de reflectancia en el rango NIR (Figura 4, equipo de sobremesa con un rango de 896 a 1684 nm). A partir de los espectros NIR sin pre–procesado de la señal y por tanto sin corrección del efecto dispersivo producido por el cambio textural de los frutos según maduran, se han generado modelos de estimación de la jugosidad. En las poblaciones de melocotones y nectarinas estudiadas se han alcanzado porcentajes de frutos bien clasificados superiores al 85% cuando se trata de discriminar aquellas muestras de alta jugosidad instrumental.
Figura 4. Adquisición de espectro NIR sobre zona ecuatorial de un fruto con un equipo de laboratorio.
La metodología de trabajo seguida en esta colaboración ha permitido optimizar y ajustar un procedimiento instrumental mecánico para la determinación del jugo fácilmente extraíble. Llegándose a establecer relaciones robustas entre estas determinaciones instrumentales de la jugosidad y la evaluación sensorial en una amplia representación de variedades de alto valor comercial. Se ha dado lugar así a una indicación instrumental objetiva y de utilidad para el sector en la evaluación del estado de jugosidad de los frutos de hueso.
Mediante la espectroscopía NIR es posible categorizar la jugosidad sensorial, diferenciando entre frutos de jugosidad alta y frutos de jugosidad baja lo que resultaría suficiente para identificar de forma no destructiva los frutos jugosos.
Todas estas herramientas incrementan el nivel de conocimiento sobre las características de los frutos y por tanto dotan de información a toda la cadena para tomar decisiones sobre la gestión de los lotes y el mercado de destino.
Los autores agradecen la colaboración de la empresa Frutas Esther, y el soporte del proyecto Karp0–Life RTI2018–099139–B–C22, financiado por: FEDER/Ministerio de Ciencia e Innovación – Agencia Estatal de Investigación.
ORTIZ, C.; BARREIRO, P.; RUIZ–ALTISENT, M.; RIQUELME, F. (2000). An identification procedure for woolly soft–flesh peaches by instrumental assessment. J. Agric. Eng. Res., 76, 355–362, doi:10.1006/jaer.2000.0545
BALTAZAR, P.; CORREA, E.C., DIEZMA, B. (2020). Instrumental Procedures for the Evaluation of Juiciness in Peach and Nectarine Cultivars for Fresh Consumption. Agronomy, 10(2), 152; https://doi.org/10.3390/agronomy10020152