La materia seca es el total de todos los sólidos en la fruta, almidón, azúcares, lípidos, pigmentos, ácidos, etc. Sabemos que las prácticas de manejo agrícola pueden influir en la acumulación de materia seca en las manzanas. También hay diferencias regionales debido a las diferencias climáticas y de suelo. Nuevos hallazgos indican que las variaciones de temperatura nocturnas también pueden cambiar la materia seca. Entonces, ¿cómo cambiaría la acumulación de materia seca en el contexto de temperaturas globales más cálidas?
Acumulación de Materia Seca
De todos los grupos de sólidos, los azúcares y el almidón constituyen la mayor parte de la materia seca.
Las manzanas acumulan almidón hasta el inicio de la madurez, después de lo cual el almidón se convierte en azúcar, cuyo contenido luego aumenta. Se utiliza MD como índice de madurez, porque el parámetro aumenta con la madurez, y como calidad de manzana poscosecha.
Las condiciones de la finca y el cultivo y las prácticas de manejo pueden influir en el contenido de MS en las manzanas. Por ejemplo, la carga de cosecha y el dosel afectan la acumulación de almidón, mientras que las temperaturas de verano pueden cambiar la firmeza de las manzanas ‘McIntosh’ en el momento de la cosecha. Y también se ha demostrado que las temperaturas nocturnas reducen las reservas de almidón en las manzanas ‘Ambrosia’.
Estos hallazgos han generado preocupaciones de que los aumentos en las temperaturas globales podrían resultar en la pérdida de firmeza, almidón y calidad de otras variedades de manzanas también.
Toivonen y Lannard, científicos agroalimentarios de Canadá, querían averiguar cómo el aumento de las temperaturas nocturnas influiría en la acumulación de materia seca en las manzanas ‘Royal Gala’. Esta variedad de Nueva Zelanda es un deporte, el resultado de una mutación natural de un favorito mundial, el Gala. Los deportes se seleccionan y propagan para producir nuevos cultivares.
Monitoreo de calidad antes y después de la cosecha
Toivonen y Lannard, quienes publicaron sus hallazgos en 2020utilizaron 15 manzanos ‘Royal Gala’ de un huerto comercial en Summerland, Canadá, y rastrearon los cambios de materia seca en dos veranos de 2016 y 2017. A medida que la fruta maduraba, también monitorearon la calidad de la fruta, la limpieza del almidón y la degradación de la clorofila de la cáscara debido a producción interna de etileno.
Los científicos también monitorearon los cambios en la calidad de las manzanas cosechadas en la madurez comercial, cuando se almacenan en atmósfera controlada con poco oxígeno (CA) condiciones. Para calcular las acumulaciones a altas temperaturas nocturnas, por encima de 15°C, se utilizaron datos meteorológicos locales.
El agricultor usó rociadores para regar los huertos y redujo la carga de cultivo para mantener de 50 a 80 frutos por árbol. Por lo tanto, los científicos esperaban tener de 400 a 500 frutos para su experimento de los manzanos de 8 años en el momento de la cosecha, que generalmente ocurre de agosto a septiembre.
Cerca de la fecha de cosecha, los científicos comenzaron a monitorear los cambios en el color de la cáscara de dos frutas en los lados norte y sur de los árboles, usando un medidor DA, para determinar IANUNCIO (índice de desverdecimiento) de forma no destructiva. el yoANUNCIO es un índice de absorbancia de luz a 670 nm (por clorofila-a) y 720 nm. A medida que las manzanas maduran, pierden su color verde y se vuelven de color amarillo rojizo.
Los científicos adoptaron un nuevo enfoque para hacer el IANUNCIO mediciones. Por lo general, las mediciones se realizan en lados opuestos de las frutas y luego se promedia el valor. En este estudio, las mediciones se realizaron en el “lado de transición” entre el lado de la fruta que estaba completamente expuesto al sol y la parte completamente a la sombra, para evitar variaciones impredecibles.
Se cosecharon un total de quince frutos de los lados sur y norte cuando el promedio IANUNCIO fue 0,9, 0,7, 0,5, 0,3 y 0,2. La concentración interna de etileno (IEC), índice de limpieza de almidón (SCI), IANUNCIOSe estimó cobertura de rubor rojo, firmeza, sólidos solubles, acidez titulable y MS.
Cuando el promedio estaba cerca de IANUNCIO = 0,5, se cosecharon al azar cincuenta manzanas y se agruparon de cinco en cinco. De los diez grupos, cinco se almacenaron durante tres meses y los otros cinco grupos (o 25 frutos) se mantuvieron durante seis meses. Las condiciones de almacenamiento de CA con bajo contenido de oxígeno tenían una atmósfera de 0,7 kPa O2 y 1,0 kPa CO2, y temperaturas de 0,5°C. El IEC, SCI, IANUNCIOTambién se estimó la cobertura de rubor rojo, la firmeza, los sólidos solubles, la acidez titulable y la MS para estos frutos almacenados. Después de tres y seis meses, las manzanas se mantuvieron durante siete días a 20°C para simular las condiciones del mercado y la parámetros de calidad fueron nuevamente medidos.
El contenido de MS se midió por el Medidor de calidad de producción Felix F-750. Felix Instruments Ciencia aplicada de los alimentos la empresa que produce el espectrómetro de infrarrojo cercano proporciona modelos de arranque y materiales de capacitación para construir modelos específicos para frutas o variedades. Usando estos recursos, se desarrolló previamente un modelo para 100 genotipos en el Programa de mejoramiento de manzanas de Summerland. Así que los científicos usaron este espectrómetro NIR, personalizado para la región. La materia seca se midió de forma no destructiva para dar estimaciones precisas en segundos.
Los métodos individuales para estimar la firmeza, la acidez titulable, los sólidos solubles y las mediciones de SCI fueron destructivos.
Progreso de la Madurez
Figura 1. Cambios en la concentración interna de etileno, índice de aclaramiento de almidón y valores de IAD (una medida del contenido relativo de clorofila en la cáscara) durante la maduración de manzanas ‘Royal Gala’ en el árbol de un huerto local en Summerland, BC, Canadá, para las temporadas de cultivo de 2016 y 2017”, Toivonen & Lannard (2020). (Créditos de la imagen: https://doi.org/10.1139/cjps-2020-0124)
Cambios en los tres índices IEC, SCI e IANUNCIO permitió a los científicos monitorear el progreso de la madurez. Se observó una tendencia lineal de cambio similar en los tres índices, como se muestra en la Figura 1. Todos los índices mostraron que el inicio de la madurez comenzó antes en 2017 que en 2016.
CEI y yoANUNCIO los valores estaban más estrechamente relacionados que SCI y IANUNCIO valores. Esto se debe a que la producción interna de etileno está más relacionada con los cambios en el color de la cáscara que con la limpieza del almidón. El índice SCI, que se utiliza junto con el gráfico de almidón de Cornell, muestra las partes de la pulpa de la fruta que están libres de almidón y no se colorean con la prueba de yodo.
La diferencia en las fechas de maduración se debió a la diferencia en el contenido de MS en los dos años.
En 2016, las manzanas tuvieron un 4% más de MS, es decir, un 30% más de materia seca que en 2017, debido a las bajas temperaturas nocturnas que provocaron un retraso en la maduración.
Figura 2. “Los grados-hora acumulados por encima de 15 °C que se calcularon durante la noche (horas entre la puesta y la salida del sol) en los 2 años se muestran en el panel superior y los contenidos de materia seca pronosticados de las manzanas en los 2 años se muestran en el panel inferior . Los grados-hora nocturnos acumulados se calcularon a partir de los datos de temperatura por hora de junio a octubre de 2016 y 2017”, Toivonen & Lannard (2020). (Créditos de la imagen: https://doi.org/10.1139/cjps-2020-0124)
Papel de las temperaturas nocturnas en la determinación de la madurez de los cultivos
Un vínculo intrincado de la fisiología vegetal explica el papel de las temperaturas nocturnas en la acumulación de MS. Los frutos actúan como sumideros de los fotosintatos producidos en fuentes u hojas por fotosíntesis. Simultáneamente, las hojas también respiran; representan el 80% de la respiración de los árboles y utilizan el carbono que fijan. Estudios previos han demostrado que la respiración nocturna utiliza el 40-50% de los fotosintatos.
Las temperaturas más altas aumentan la respiración.
Dado que las temperaturas nocturnas fueron más bajas en 2016 que en 2017, hubo menos pérdidas debido a la respiración. En 2016, las hojas pudieron enviar más materia seca a los sumideros o frutos, la mayoría de los cuales estaban en forma de almidón. Con más almidón en las frutas, el tiempo para convertirlas en azúcares o (clarificación de almidón) fue más largo, por lo que se retrasó la fecha de maduración de las manzanas en 2016.
Figura 3. “Distribución de frecuencia de las categorías de contenido de materia seca pronosticadas de manzanas ‘Royal Gala’ en la cosecha cuando se cosechan en una madurez casi óptima”, en 2016 y 2017, Toivonen & Lannard (2020). (Créditos de la imagen: https://doi.org/10.1139/cjps-2020-0124)
Materia seca y calidad de la fruta
Cuando los científicos clasificaron las manzanas en los dos años según su contenido de MS, no hubo superposición, como se muestra en la Figura 3. Las manzanas de 2016 tenían 16-17 % de MS y más, mientras que las manzanas de 2017 tenían 15-16 % o menos de MS. contenido.
El retraso en la maduración estuvo acompañado por un retraso en la pérdida de firmeza y acidez titulable en las manzanas de 2016 en comparación con las manzanas de 2017 y está relacionado con el contenido de MS, ver Figura 3. Sin embargo, los cambios en los sólidos solubles no estuvieron estrechamente relacionados con la MS, excepto por un lento aumento en 2016, que está relacionado con el menor índice de aclaramiento de almidón, ver Tabla 1.
El rubor rojo más alto en las manzanas de 2016 también está relacionado con el contenido de MS que con la posición en el árbol, ya que se adoptaron prácticas de raleo similares en ambos años. También se descartaron las temperaturas diurnas más bajas (por debajo de los 17 °C), que han producido manzanas ‘Ambrosia’ más rosadas, ya que hubo períodos más largos de temperaturas frescas en 2017 (121 horas) que en 2016 (42 horas).
Cuadro 1: “Índices o medidas de madurez en cosecha de manzanas ‘Royal Gala’
cosechado el 26 de agosto de 2016 y el 14 de septiembre de 2017”, Toivonen & Lannard (2020). (Créditos de la imagen: https://doi.org/10.1139/cjps-2020-0124)
Cambios posteriores a la cosecha
Figura 4: “Cambios en la firmeza, el contenido de sólidos solubles y la acidez titulable de las manzanas ‘Royal Gala’ durante 3 y 6 meses de almacenamiento en una atmósfera controlada con oxígeno ultrabajo (0,7 kPa O2 + 1,0 kPa CO2) cuando se cosechan en una madurez casi óptima ( Tabla 3) de un huerto local en Summerland, BC, Canadá, tanto en 2016 como en 2017”, Toivonen & Lannard (2020). (Créditos de la imagen: https://doi.org/10.1139/cjps-2020-0124)
La cantidad de MS siguió influyendo en la firmeza tendencias poscosecha. Incluso después de haber sido almacenado en condiciones de CA con bajo contenido de oxígeno durante seis meses. Se mantuvo la diferencia de firmeza entre las manzanas de las dos temporadas, manteniéndose más firmes las manzanas ‘Royal Gala’ de 2016. Del mismo modo, se mantuvieron las diferencias de acidez titulable, aunque en ambos años hubo una caída más pronunciada a los tres meses, ver Figura 4.
La falta de diferencias en los niveles de sólidos solubles entre las manzanas de 2016 y 2017 en la cosecha se mantuvo inicialmente, pero después de seis meses, las manzanas de 2016 eran significativamente más dulces con un 1 % más de sólidos solubles, consulte la Figura 4.
Las manzanas de ambos años, por lo tanto, conservaron la calidad que tenían en la cosecha, incluso seis meses después. almacenamiento en frio.
Las temperaturas más cálidas pueden afectar la madurez y la calidad de la fruta
Los científicos pudieron demostrar que las temperaturas más altas durante la noche pueden reducir la acumulación de materia seca en las manzanas ‘Royal Gala’. Las noches más frescas producen un mayor contenido de MS, lo que resultó en un retraso de 20 días en la maduración del cultivo y el inicio de la maduración; también hubo una mejora concomitante en la firmeza, los sólidos solubles y el contenido de acidez titulable cuando la MS es más alta. Por lo tanto, el cambio climático surge como un posible factor externo importante que debe tenerse en cuenta al intentar mejorar la calidad de la fruta.
Lea el artículo original revisado por pares para obtener más detalles:
Toivonen, PMA y Lannar, B. (2020). Asociación del contenido de materia seca con el tiempo de permanencia en el árbol
maduración, calidad en la cosecha y cambios en la calidad después del almacenamiento en atmósfera controlada para manzanas ‘Royal Gala’. Revista canadiense de ciencia vegetal. 101(1): 98-106. https://doi.org/10.1139/cjps-2020-0124
Otras fuentes
Beaudry, R. (2012, 29 de agosto). Tabla de almidón para manzanas Honeycrisp. Obtenido de https://www.canr.msu.edu/news/starch_chart_for_honeycrisp_apple_fruit
Manzanas de la gala. (Dakota del Norte). Obtenido de https://specialtyproduce.com/produce/Gala_Apples_20111.php
Hanrahan, I. y Röder, S. (nd). Indicador de madurez del medidor DA. Obtenido de http://treefruit.wsu.edu/article/da-meter-maturity-indicator