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Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias
versión On-line ISSN 2071-0054
Rev Cie Téc Agr vol.28 no.4 San José de las Lajas oct.-dic. 2019 Epub 01-Dic-2019
ARTÍCULO ORIGINAL
Propuesta de rangos de Índice de Color según estados de maduración en frutas
IUniversidad Agraria de La Habana, Facultad de Ciencias Técnicas, San José de las Lajas, Mayabeque Cuba.
La maduración es la etapa más importante y compleja en el desarrollo de las frutas, donde las mismas adquieren características sensoriales que la definen como comestible. La presente investigación tiene como objetivo determinar losíndices de color asociados a los diferentes estados de maduración de la fruta bomba (Carica papaya L, variedadMaradol Roja), la guayaba (Psidiumguajava L, variedad Enana Roja EEA1-23) y el tomate (Solanumlycopersicum, variedadVyta). Para la realización del estudio se utilizaron defruta bomba y tomate 32 frutos y40 de guayaba. Los frutos de fruta bomba y de guayaba, fueron cosechadas en la Compañía Agrícola Ho Chi Minh, en el municipio de Jaruco, y el tomateen la finca "Las Papas" perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicado en el municipio de San José de las Lajas, Mayabeque. Se monitorearon las propiedades químicas, físico-mecánicas y organolépticas en los diferentes estados de maduración. Además, se fotografiaron las frutas y se analizaron las imágenes para obtener los índices de color en los diferentes estados de maduración. Finalmente, para la fruta bomba y el tomate se definen cuatro estados de maduración y cinco para la guayaba, además de los rangos del índice de color asociados a cada uno de ellos.
Palabras-clave: color; fruta bomba; guayaba; tomate; estado de maduración
INTRODUCCIÓN
A lo largo de los últimos años, se ha observado un mayor consenso sobre la necesidad de determinar los estados de maduración de los productos agrícolas, fundamentado por la necesidad de que el consumidor tenga a su disposición, frutos comestibles con los parámetros óptimos de calidad. Esta demanda de frutas y hortalizas frescas, obliga a los profesionales de la industria y a los investigadores a realizar ensayos que brinden una valoración acertada sobre dicho parámetro.
La calidad de los productos agrícolas hace referencia a una serie de características que determinan su grado de aceptación por parte del consumidor, relacionadas fundamentalmente con su sanidad general y con su vida comercial. En función de ésta, el conocimiento de las propiedades químicas, físico-mecánicas y organolépticas de cualquier producto agrícola juegan un papel indispensable paralograr una buena presentación y conservación del mismo, permitiendo definir el manejo más adecuado durante los periodos de pre-cosecha, cosecha y poscosecha(Thompson, 1998).
El proceso de maduración involucra cambios físico-químicos y sensoriales que responden a las propiedades químicas, físico-mecánicas y organolépticas que definen algunos aspectos esenciales para su consumo, enfocados en el deterioro de la firmeza, la variación en el contenido de sólidos solubles (SSC), así como el oscurecimiento enzimático(Aranceta y Pérez-Rodrigo, 2006).
Las propiedades organolépticasque actualmente se consideran más importantes respecto a la apreciación del consumidor son el aroma, el sabor y el color. El color suele ser considerado un factor sicológico de apreciación y un valioso criterio para elegir un producto alimenticio; incluso en los productos de origen vegetal, se relaciona con la posibilidad de elegir la maduración y su idoneidad(Mathias-Rettig y Ah-Hen, 2014).
El color es la característica más notoria en muchas frutas durante su maduración, y por ello se utiliza como criterio para definir la madurez de una fruta según Reid(2002), es uno de los principales criterios de aceptación por parte de los consumidores(Slaughter, 2009; Padrón et al. 2012). La transformación más importante es la degradación del color verde, la cual está asociada con la síntesis o desenmascaramiento de pigmentos cuyos colores oscilan entre el amarillo (carotenoides) y el rojo-morado (antocianinas).
El Índice de color (IC*) es una de las vías más eficientes para evaluar el color en los productos agrícolassegún Vignoni et al. (2006), el cual adquiere una importancia significativa para el monitoreo de la calidad en los frutos a través del tratamiento de imágenes digitales; éste constituye un método efectivo para poder describir los puntos de análisis en la fruta donde el ojo no es capaz de distinguir cientos de colores determinantes en la escala de maduración. El empleo de IC* como herramienta no destructiva permite a través del uso de técnicas como la fotografía establecer los estados de maduración, ha sido abordado por Vignoni et al. (2006); Yirat et al. (2009);Yam y Papadakis (2004); Vazquez (2015), entre otros basándose exclusivamente para ello en las bondades del software especializado Adobe Photoshop v. 2007.
Algunos investigadores han estudiado la correlación entre los parámetros del color de la piel del fruto según diferentes modelos de color, la acidez, los SSC, el ácido cítrico y el contenido de antocianinas(Dafny-Yalin et al., 2010).Manera et al. (2011) estudiaron la correlación entre los parámetros del color de la corteza de la granada y la temperatura del aire; también Manera et al. (2012) trabajaron en la relación que existe entre la temperatura del aire y el desempolvado del color de la cáscara de limón durante la maduración. Algunos autores estudiaron los cambios de color que se producen durante el almacenamiento poscosecha de varias frutas(Shwartz et al., 2009).
El IC* es la propiedad cuantitativa que representa el color, el cual es un número adimensional que relaciona los distintos valores de las componentes de color (Ej.: RGB - Componentes R, G y B; independientemente). L*a*b* es la norma internacional de medición de color adaptado por la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE)(León et al., 2006). Si bien existen diferentes espacios de color, el más utilizado en la medición del color de los alimentos es el espacio de color L*a*b*, debido a que se obtiene una distribución uniforme de los colores y es muy cercana a las características de la percepción humana del color(Velioglu et al., 2011, Larraín et al, 2008; Wu y Sun, 2013).
La utilización de los modelos de color facilita la especificación de los puntos evaluados de los frutos en colores, ubicándose en un sistema de coordenadas tridimensional definido en un subespacio; cada color queda definido por un punto único, que se obtiene del promedio de color verdadero de la epidermis del fruto. Esta propiedad describe la coloración de la epidermis de la fruta, permitiendo seguir la evolución de la maduración y para ello devuelve tres parámetros L*, a*, b*, siguiendo el estándar de iluminación de la escala espectral, donde L* describe la luminosidad y a*, b* evalúan la saturación que da la pureza del color y el tono es el color propiamente (Francis y Clydesdale, 1975).
Eje (a) que va del verde al rojo midiendo la pureza del color.
Eje (b) que va del azul al amarillo midiendo el tono del color propiamente.
El Índice de Color segúnThompson(1998), está regido porla expresión (1):
donde:
a |
- zona de variación entre el verde y el rojo del espectro; |
L |
- intensidad del color; |
b |
- zona de variación entre el azul y el amarillo del espectro. |
La ecuación que representa el IC*, busca entonces la variación más relevante entre los diferentes valores (L*, a*, b*), con el fin de encontrar una óptima representación del color en el fruto(Bonilla-González y Prieto-Ortíz, 2016).
El IC* de una fruta entera puede variar a lo largo de toda su superficie debido a la aparición de vetas propias del proceso de maduración, de ahí que sea conveniente establecer rangos de IC* según los EM dados por la norma que se emplee como referencia.
La presente investigación tiene como objetivo determinar losíndices de color asociados a los diferentes estados de maduración de la fruta bomba (Carica papaya L, variedadMaradol Roja), la guayaba (Psidiumguajava L, variedad Enana Roja EEA1-23) y el tomate (Solanumlycopersicum, variedadVyta)
MÉTODOS
Los frutos de fruta bomba y de guayaba, fueron cosechadas en la Compañía Agrícola Ho Chi Minh, en el municipio de Jaruco y el tomate en la finca "Las Papas" perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicado en el municipio de San José de las Lajas, Mayabeque.Los frutos se recolectaronal azar garantizando que no presenten daños físicos o mecánicos en su exterior yla representatividad de cada EM.Fueron cuidadosamente ubicados en posición vertical apoyados sobre la unión fruto-pedúnculo, en cajas de cartón tipo comercial con orificios de respiración para garantizar la homogeneidad entre las temperaturas interior y exterior. Las cajas son tapadas con una lona para evitar la adherencia de polvo y partículas extrañas durante la transportación, posteriormente se transportaron al Laboratorio de Calidad en la Facultad de Ciencias Técnicas de la Universidad Agraria de La Habana, en la provincia de Mayabeque para desarrollar los experimentos y el procesamiento de datos.
Al llegar al laboratorio de Calidad el panel de expertos procede al lavado, secado, selección y marcaje de la muestra final. Las frutas fueron cuidadosamente ubicadas sobre una meseta garantizando siempre que las mismas se mantuvieran en posición vertical (ruptura fruto-pedúnculo hacia abajo). La temperatura promedio de la habitación donde se conservaron fue de 25.4 °C y con una humedad relativa ambiental de 74%.
La muestra total para la determinación de los valores de IC* y sus rangos consistió en 32 fruta bombas y 32 tomates, seleccionados aleatoriamente, separadas en cuatro grupos de ocho (8) y 40 frutas de guayaba separadas en cinco grupos de ocho frutas para cada estado de maduración.El IC* se obtiene por el método de captación de imágenes, acorde con Vignoni et al. (2006), expresión (1). La captura de las imágenes de cada fruta fue hecha de frente utilizando una cámara digital Canon Rebel XS W18-55ls, Taiwán, ubicada en un trípode profesional elevado a 1,40 metros desde la superficie del suelo y conectada a una computadora (CPU: 2.5 GHz, 4 GB de RAM, sistema operativo Windows de 64 bits).
Las frutas fueron dispuestas delante de un fondo acromático, apoyadas sobre la unión fruto-pedúnculo. La distancia de la cámara a las frutas, fue de 1.5 metros, aproximadamente.La iluminación de las frutas se llevó a cabo mediante un bombillo incandescente de 120W ubicado paralelo a la cámara, 0.50 m por encima de esta. El tamaño de las imágenes fue de 780 x 640 pixeles. La resolución de niveles de cada plano de color R, G y B fue de 256 niveles.
Se tomaron cuatro imágenes de cada fruta, rotandocada fruta 900 alrededor de un eje imaginario vertical con elpropósitode tener cierta redundancia en los colores que se capturen de la fruta, lo cual siempre es ventajoso. Las imágenes son exportadas al software portable Photoshop, donde de cada una de ellas se le obtiene la representación numérica de las variables L*, a* y b* de 10 puntos seleccionados aleatoriamente, para finalmente obtener el valor promedio de ellas. El valor del IC* se determina según la expresión matemática (1) y se ubica en un plano de colores definido por dos ejes que permite visualizar la correspondencia de dicha propiedad con los colores de la escala de maduración (Figura 1).
Los rangos se definen tomando como base la norma mexicana NMX-FF-041-SCFI (2007), para la fruta bomba que considera siete EM y la norma mexicana NMX-FF-031 (1997), para el tomate establece seis EM y para la guayaba la Norma Técnica Ecuatoriana NTE-INEN-1911 (2009) y la investigación realizada por Yirat (2009),que establece cinco EM. Asimismo se tiene en cuenta los resultados de las propiedades, los valores de L, a y b obtenidos de las imágenes y el criterio valorativo de los expertos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En las Tablas 1, 2 y 3 se muestran los valores experimentales promedios de las propiedades físico-químicas, mecánicas y organolépticas de la fruta bomba variedad Maradol Roja, de la guayaba variedad Enana Roja y del tomate variedad Vyta, calculadas en los distintos estados de maduración, como son: pH, contenido de sólidos solubles (SCC), firmeza e IC*. El comportamiento de las propiedades coincide con el descrito porYirat et al.(2009),Aranceta y Pérez-Rodrigo(2006); Bonilla-González y Prieto-Ortíz, (2016), mostrando una tendencia marcada a la disminución en el caso de la firmeza según el fruto es más maduro y al incremento del pH, SSC e IC en ese mismo proceso. Los valores de firmeza e IC* coinciden con los obtenidos por Yirat (2009), para la guayaba y Muñiz et al.(2011) para la fruta bomba, se aprecia una dispersión ligeramente apreciable en el pH y SSC para ambas propiedades siendo menos notable en la frutabomba. En todos los casos coincide con los valores descritos en la literatura para los frutos en estudio de Yirat et al. (2009), Muñiz et al. (2011), Padrón et al. (2012), Vazquez (2015).Los resultados mostrados corroboran la correspondencia con el EM en el que fueron clasificados para la obtención posterior de los rangos de IC*.
EM | pH | SSC oBrix | Firmeza (kgf/cm2) | IC* |
---|---|---|---|---|
I | 4.60 | 8.36 | 31.02 | |
II | 4.90 | 8.51 | 18.7 | |
III | 5.25 | 8.8 | 6.1 | |
IV | 3.9 |
EM | pH | SSC oBrix | Firmeza (kgf/cm2) | IC* |
---|---|---|---|---|
I | 3.265 | 6.64 | 2.20 | |
II | 4.27 | 6.94 | 1.97 | |
III | 5.13 | 7.06 | 1.84 | |
IV | 6.24 | 7.94 | 1.69 | |
V |
EM | pH | SSC oBrix | Firmeza (kgf/cm2) | IC* |
---|---|---|---|---|
I | 3.931 | 2.372 | 1.94 | - |
II | 4.313 | 3.73 | 1.80 | - |
III | 4.645 | 5.63 | 1.71 | |
IV |
Acorde a los resultados obtenidos se puede observar como a medida que aumenta el estado de maduración aumentan también los valores de IC* (Figura 2), lo que demuestra una estrecha relación entre el estado de maduración y dicha propiedad organoléptica.
La Figura 2 ilustra la variación de los valores de IC promedio según los EM por frutas donde fue apreciable una transformación del color más marcada en la frutabomba según este fruto atraviesa por todo el proceso de maduración, seguida del tomate y posteriormente la guayaba.
Los rangos de índice de color propuestos para cada EM según las modificaciones realizadas a la NMX-FF-041-SCFI (2007), para la fruta bomba con siete EM y la NMX-FF-031 (1997) para el tomate que establece seis EM. En el caso de la variedad Maradol Roja se observa, que el color depende de los porcentajes de presencia de franjas externas verdes, amarillas o naranjas. Al establecer la correspondencia entre el IC* y el estado de maduración, los valores de IC* en los estados 1 y 2 y de manera similar en los estados 3, 4 y 5 no variaron significativamente. Por lo tanto, por tener una carga grande de subjetividad, en opinión de los expertos, se propone como un resultado de esta investigación considerar solo cuatro estados de maduración para la variedad de fruta bomba (Carica papaya L., var.Maradol Roja) (Tabla 4). En el caso del tomate (Solanumlycopersicum, varVyta), se llegó a la misma conclusión para pequeñas variaciones de color similares, de modo que, a partir de seis estados de maduración, se definen cuatro estados de maduración (Tabla 6).
Para la determinación de los rangos de IC* de la guayaba, los estados de maduración son descritos en la Norma Técnica Ecuatoriana NTE-INEN-1911 (2009) con seis EM. Sin embargo, los resultados obtenidos se corresponden con los alcanzados por Yirat (2009) al estudiar la variedad Enana Roja EEA1- 23, que establece cinco EM, por lo que se mantiene la misma cantidad de EM, los mismos se muestran en la Tabla 5.La simplificación o disminución de la cantidad de EM facilita la implementación de herramientas para la clasificación de frutas de manera automatizada basadas en técnicas como las empleadas por Vignoni et al. (2006); Yirat et al. (2009); Yam y Papadakis (2004);León et al.(2006);Hassanafshari-Jouybaria(2011); Padrón et al. (2012) y Vazquez (2015).A través de los siguientes intervalos de IC* se definen los EM que se proponen y que se muestran a continuación para la fruta bomba (Tabla 4) cuatro EM, para la guayaba (Tabla 5) cinco EM y para el tomate (Tabla 6) cuatro EM.
Valores de IC* | Descripción por color de la cáscara | Estados de maduración (EM) |
---|---|---|
-13.28 ≤ IC* ≤ -7 | Verde Oscuro | EM 1. Madurez fisiológica |
-7 < IC* ≤-1 | Verde claro con incipiente veta amarilla | EM 2. Verde |
-1 < IC* ≤ 2.5 | Ligera tonalidad verde, predominio de color amarillo | EM 3. Rayona o Pintona |
2.5 < IC* ≤ 48.31 | Anaranjada del 90 al 100%. | EM 4. Madura |
Valores de IC* | Descripción por color de la cáscara | Estados de maduración (EM) |
---|---|---|
-12.34 ≤ IC* ≤ -7 | Verde | EM 1. Verde |
-7 < IC* ≤-1 | Verde amarillento | EM 2. Pintona |
-1 < IC* ≤ 1.9 | Amarillo con incipientes tonalidades de verde | EM 3. Madura |
1.9 < IC* ≤ 4 | Amarillo pálido con tonalidades naranja | EM 4. Sobre Madura |
4 < IC* > 6.10 | Amarillo rojizo con tonalidades carmelitas | EM 5. Maduración Industrial |
Valores de IC* | Descripción por color de la cáscara | Estados de maduración (EM) |
---|---|---|
-5.21 ≤ IC* ≤ -2 | Verde Oscuro | EM 1. Madurez fisiológica |
-2 < IC* ≤ 0 | Verde claro con incipiente veta amarilla | EM 2. Verde |
0 < IC* ≤ 8.9 | Ligera tonalidad verde, predominio de color rojo. | EM 3. Pintón |
8.9 < IC* ≤ 32.51 | Anaranjada rojizo del 90 al 100%. | EM 4. Maduro |
CONCLUSIONES
Se establecieron cuatro EM para la fruta bomba Maradol Roja: Madurez fisiológica, verde, rayona y madura; con IC* promedio por EM de -10,25; -4,89; 1,81 y 25,64, con rangos de IC* de -13, 28 a-7; -7 a -1; de -1 a 2,5 y de 2,25 a 48, 31para los EM del I al IV respectivamente.
Se establecieron cinco EM para la guayaba Enana Roja EEA1-23, verde, pintona, madura, sobremadura y maduración industrial, con IC* promedio por EM de -9,13; -4,2; 0,92, 3,31 y 5,39, con rangos de IC* de -12, 34 a -7; -7 a -1; de -1 a 1,9; 1,9 a 4 y de 4 a 6,10 para los EM del I al V respectivamente.
Se establecieron cuatro EM para el tomate variedad Vyta: Madurez fisiológica, verde, pintón y maduro; con IC* promedio por EM de -3,21; -1,06; 4,73 y 20,98, con rangos de IC* de -5,21 a-2; -2,0 a 0; de 0 a 8,9 y de 8,9 a 32,51para los EM del I al IV respectivamente.
Se ratifica la disminución de la firmeza y el pH así como aumento del contenido de sólidos solubles y de los valores del IC* según avanza el proceso de maduración en frutas, mientras que la mayor variación del IC* se obtuvo en la frutabomba, seguida del tomate y la guayaba en ese orden.
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Recibido: 29 de Enero de 2019; Aprobado: 02 de Septiembre de 2019