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Artículo Redalyc 81361553003

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Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha

ISSN: 1665-0204
rbaez@ciad.mx
Asociación Iberoamericana de Tecnología
Postcosecha, S.C.
México

Efecto de la aplicación exógena de etileno


en el metabolismo de pulpa y cáscara de
plátano
Mercado Ruiz, J. N.; Tortoledo-Ortiz, O.; García-Robles, J. M.; Báez-Sañudo, R. B.; Valle-Sotelo, E. G.;
Falcón-Verdugo, L.; Martínez-Gárate, A. A.
Efecto de la aplicación exógena de etileno en el metabolismo de pulpa y cáscara de plátano
Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha, vol. 20, núm. 2, 2019
Asociación Iberoamericana de Tecnología Postcosecha, S.C., México
Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=81361553003

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Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha, 2019, 20(2), Julio-Diciembre, ISSN: 1665-0204

Reportes Frutas

Efecto de la aplicación exógena de etileno en el metabolismo de pulpa y cáscara de


plátano
Effect of exogenous ethylene application on banana pulp and peel metabolism

J. N. Mercado Ruiz a Redalyc: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=81361553003


Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.,
México

O. Tortoledo-Ortiz b *
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.,
México
otortoledo@ciad.mx

J. M. García-Robles c
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.,
México

R. B. Báez-Sañudo d
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.,
México

E. G. Valle-Sotelo e
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C,
México

Notas de autor
a Profesor-Investigador. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal.
Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46. Colonia La Victoria. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83304. +52-662-2892400.
b Profesor-Investigador. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Nutrición. Carretera Gustavo Enrique
Astiazarán Rosas No. 46. Colonia La Victoria. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83304. +52-662-2892400. e-mail: otortoledo@ciad.mx.
c Profesor-Investigador. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal.
Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46. Colonia La Victoria. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83304. +52-662-2892400.
d Profesor-Investigador. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal.
Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46. Colonia La Victoria. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83304. +52-662-2892400.
e Estudiante del Programa de Maestría. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos
de Origen Vegetal. Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46. Colonia La Victoria. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83304.
+52-662-2892400.
f Estudiante del Programa de Maestría. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos
de Origen Vegetal. Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46. Colonia La Victoria. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83304.
+52-662-2892400.
g Estudiante del Programa de Maestría. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos
de Origen Vegetal. Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46. Colonia La Victoria. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83304.
+52-662-2892400.
* Correo electrónico de autor para correspondencia: otortoledo@ciad.mx.

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J. N. Mercado Ruiz, et al. Efecto de la aplicación exógena de etileno en el metabolismo de pulpa y...

L. Falcón-Verdugo f
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo,
A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen
Vegetal, México

A. A. Martínez-Gárate g
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.,
México
Recepción: 02 Octubre 2019
Aprobación: 22 Noviembre 2019
Publicación: 15 Diciembre 2019

Resumen:
Etileno exógeno (1 µmol/mol) fue aplicado en frutos de plátano durante 24 h. Se evaluó el efecto de este compuesto tanto en
cáscara como en pulpa de plátanos con madurez comercial. Los resultados se compararon con frutos testigo que no recibieron una
incubación con etileno. Las variables analizadas fueron la tasa respiratoria, producción de etileno, α y β caroteno y carbohidratos
tanto en cáscara como en pulpa de plátano. Después de 24 h, los frutos tratados mantuvieron la tasa respiratoria (12.89 mL CO2/
kg.h) y se incrementó 3 veces el etileno endógeno (2.51 µL/kg.h). Esto no afectó el contenido de α y β-caroteno de la cáscara y la
pulpa del fruto. Aunque en cáscara hubo una reducción del 31 % en glucosa, del 37 % en fructosa y del 44.7 % en sacarosa, en la
pulpa no hubo un cambio significativo. Estos resultados pueden ayudar a comprender mejor los efectos del estrés producido por
etileno en frutos climatéricos como el plátano, el cuál normalmente es mantenido junto a otras fuentes que generan este gas.
Palabras clave: condición de estrés, carotenoides, tasa respiratoria.

Abstract:
Exogenous ethylene (1 µmol/mol) was applied to banana fruits for 24 h. e effect of this compound in both peel and banana pulp
with commercial maturity was evaluated. e results were compared with control fruits that did not receive an incubation with
ethylene. e variables analyzed were respiratory rate, production of ethylene, α and β carotene and carbohydrates both in peel
and in banana pulp. Aer 24 h, the treated fruits maintained the respiratory rate (12.89 mL CO2/kg.h) and endogenous ethylene
was increased 3 times (2.51 µL/kg.h). is does not affect the α and β-carotene content of the skin and pulp of the fruit. Although
in shell there was a 31% reduction in glucose, 37% in fructose and 44.7% in sucrose, in the pulp there was no significant change.
ese results can help to better understand the effects of stress produced by ethylene in climatic fruits such as bananas, which are
normally maintained together with other sources that generate this gas.
Keywords: stress conditions, carotenoids, respiratory rate.

Introducción

Los plátanos son cultivados en más de 120 países alrededor del mundo, representando una importante
fuente de carbohidratos. En México, la producción de plátano alcanzó alrededor de 2.3 millones de toneladas
durante el último año, indicando un aumento del 21 % a partir de la última década (SIAP, 2018). Al
ser una fruta climatérica, se cosecha durante su madurez fisiológica y se transporta a su destino en donde
generalmente se induce su maduración con la aplicación de etileno bajo condiciones controladas (García
et al., 2007). El etileno es una hormona natural que se comercializa en distintas presentaciones pudiendo
ser aplicada en solución acuosa -por inmersión o aspersión- o gaseosa en etapa postcosecha para acelerar
la maduración de los frutos (Coro-Haro, 2017). El impacto que genera dicha hormona ha sido foco de
numerosos estudios ya que la exposición de etileno, aún a bajas concentraciones, da inicio a una cascada de
señalizaciones metabólicas responsables de cambios en el color, valor nutricional, compuestos volátiles, tasa
respiratoria, modificación del almidón en azúcares, entre otros (Nordey et al., 2016; Golden et al., 2014;
Xiao et al., 2013). Se ha demostrado que el uso de etefón y etileno exógeno aplicado en frutos tiene como
resultado una adecuada maduración conservando un color uniforme, firmeza deseable y calidad aceptable
(Dhall y Singh, 2013). Por otro lado, Scriven et al. (1989) evaluaron las características organolépticas de

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plátanos con maduración inducida por etileno y concluyeron que tanto en la pulpa como en la cáscara se
aceleró su maduración, sin embargo, en la pulpa era más evidente. Dado que la mayoría de los plátanos son
madurados bajo este procedimiento, es de gran importancia conocer las modificaciones que se presentan a
nivel fisicoquímico al ser expuestos a dichas atmosferas. Por ello, el objetivo de la presente investigación fue
evaluar los cambios en la tasa respiratoria, el contenido de carbohidratos y carotenoides en cáscara y pulpa de
plátano por efecto de la aplicación de etileno exógeno.

Materiales y métodos

Material vegetal

Se utilizaron frutos de plátano “Cavendish” clase 1 del productor Coliman®, cosechados en la zona costera
del estado de Colima. Los frutos se obtuvieron de un mercado local, localizado en Hermosillo, Sonora,
México. En la muestra, se tomaron dos racimos de plátanos al azar pero que no presentaran lesiones, en
estado de madurez comercial y de tamaño homogéneo. Se tomaron plátanos del mismo racimo para reducir
la variabilidad.

Aplicación de etileno

Se pesó y determinó el volumen de los frutos, posteriormente fueron etiquetados dos de ellos como plátano
1 y otros como 2. Los plátanos marcados como 2 se colocaron en recipientes de 4085 mL. En seguida, se le
inyectaron 10 mL de un patrón estándar de etileno de 1 ppm (1 µmol/mol, PRAXAIR, MEX) y se incubaron
durante 24 h a una temperatura de 25 ºC (TA). Los plátanos marcados como 1 no se les aplicó etileno y se
usaron como testigo.

Producción de CO2 y etileno

Los gases de CO2 y C2H4 fueron determinados con el método descrito por Watada y Massie (1981), con
algunas modificaciones. Los gases producidos se evaluaron antes y después del tratamiento con etileno. Se
extrajo 1 mL de gas del espacio de cabeza y se inyectó a un cromatógrafo de gases Star 3400CX (VARIAN,
AUS) equipado con un detector de conductividad térmica (TCD) acoplado a uno de ionización de flama
(FID). Se utilizó una columna metálica de 2 m de largo y 1/8” de diámetro interno, empacada con Hayesep
N 80/100 (SUPELCO, USA). Los valores se reportaron como mL CO2 y µL C2H4/kg.h.

Alfa y beta carotenos

Se obtuvieron dos muestras de cáscara y pulpa de cada plátano. Para el caso de la cáscara, previamente se le
retiró cuidadosamente la pulpa. Posteriormente, todas las muestras se liofilizaron. El polvo se utilizó para los
análisis posteriores tanto de cáscara como de pulpa. La cuantificación de alfa y beta carotenos en las muestras
de plátano se llevaron a cabo por el protocolo de Riso y Porrini (1997), con algunas modificaciones. Se pesaron
0.5 g del polvo liofilizado a los cuales se les agregó 5 mL de metanol y enseguida se homogenizó en un agitador
VORTEXER II (VWR, USA). La solución se incubó a TA durante 1 h en agitación. Se centrifugó la solución
a 3500 rpm a 4 ºC por 10 min. El sobrenadante metanol se transfirió a un matraz de 25 mL. Al precipitado
se le realizaron dos extracciones con 5 mL de Tetrahidrofurano (THF, SIGMA-ALDRICH, USA) en cada
ocasión y se centrifugó en las mismas condiciones que el metanol. El sobrenadante resultante se agregó al

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matraz de 25 mL que contenía el metanol. Este se aforó a 25 mL con THF. 5 mL de la solución fueron secados
con un sistema a base de N2 en un baño de agua a 40 ºC. Los carotenos se resuspendieron con 500 µL de
etanol, posteriormente se filtró con Acrodisc de 13 mm y 0.2 µm de Nylon para inyectarse en el cromatógrafo.
Se utilizó un Agilent Technologies 1260 equipado con un detector de arreglo de diodos y un sistema de
inyección automatizado. La fase móvil consistió en acetonitrilo-metanol-THF en una proporción 58-35-7 %
respectivamente. La columna usada fue una Microsorb 100-3 C18 100x4.6 mm acoplada a una precolumna
zorbax SB-C18 4.6x12.5 mm 5-Micron. El flujo fue de 1 mL/min y la solución estándar consistió en una
mezcla de alfa y beta caroteno grado reactivo a una concentración de 2 y 4 µg/mL, respectivamente. Los
resultados se expresaron en µg de α o β caroteno por cada 100 g de peso seco.

Carbohidratos

Se utilizó la metodología propuesta por Arenas et al. (1995), con modificaciones. Duplicados de pulpa y
cáscara del tejido previamente liofilizado, fueron pulverizados en un mortero. Se pesó aproximadamente 1g
para la pulpa y 0.2 g para cáscara, se les adicionó un volumen de etanol–agua [80:20], y se dejó macerar
durante toda la noche a temperatura ambiente (20-25 °C). Finalmente, se tomó con una jeringa un volumen
pequeño del sobrenadante el cual fue filtrado a través de una membrana Nylon de 0.2 µm. La muestra se
inyectó a un cromatógrafo de líquidos UltiMate 3000 (ermoscientific, USA), acoplado a un detector
de índice de refracción (ERC RefractoMax 520). Se utilizó una columna Microsorb 100-3 NH2 100 х 4.6
mm. La separación de los azúcares se realizó a 35 ºC a flujo isocrático de 1.0 mL/min con acetronitrilo-
agua [80:20]. La caracterización y cuantificación de los carbohidratos presentes en las muestras se realizó
mediante la comparación de los tiempos de retención y las áreas bajo la curva de los picos de estándares de
fructuosa, glucosa y sacarosa (SIGMA-ALDRICH, St. Louis, Mo, USA). Los resultados se expresaron como
g de carbohidratos por cada 100 g de peso seco.

Diseño experimental

El diseño fue completamente al azar, en un ANOVA de una sola vía con una confiabilidad del 95 %. Las
diferencias se analizaron por el método de Tukey-Kramer empleando el paquete estadístico NCSS versión
2011.

Resultados y discusión

Producción de CO2 y etileno

El comportamiento de la tasa respiratoria (CO2) de ambas muestras antes de ser sometidas al tratamiento
presentaron valores semejantes de 13.89 y 14.02 mL/kg.h (Figura 1A). Pasadas las 24 h, se observó una
disminución de la tasa respiratoria de 8.64 mL/kg.h para el testigo, mientras que el plátano tratado
presentó un valor de 12.89 mL/kg.h. La respuesta del fruto tratado aparenta una actividad metabólica más
estable, quizás promovida por el exceso de etileno. Por su parte, Belew et al. (2016), al aplicar tabletas
liberadoras de etileno en plátanos observaron una disminución de la respiración tanto en frutos tratados
y el testigo. Mientras que Liu et al. (2004), reportaron un aumento 12.9 a 62.9 mL CO2/kg.h. Es claro
que el comportamiento varía, entre otras cosas, por el estado de madurez o variedad usada, y que, en el
patrón respiratorio de los frutos climatéricos al haber alcanzado su máxima producción, tiende a disminuir al
acercarse la senescencia. En el caso de la muestra tratada con etileno se observó que 1 ppm fue suficiente para

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que el fruto manifestará un incremento de 0.66 a 2.51 µL/kg.h después de 24 h (Figura 1B). Estudios previos
indican que la aplicación exógena de etileno promueve un aumento en la síntesis de etileno endógeno (Liu
et al., 1999). Los valores de etileno en los frutos testigo se mantuvieron muy similar (0.89 a 0.80 µL/kg.h).
Esto concuerdan con lo que reportan Liu et al. (2004), observando que la producción de etileno aumentó de
0.1 a 0.9 mL/kg.h en frutos expuestos a etileno durante 24 h.

FIGURA 1
Tasa respiratoria (A) y producción de etileno (B) de frutos de
plátano testigo y tratados con 1 ppm de etileno a las 0 y 24 h a 25 °C.

Alfa y beta carotenos

La incubación con exceso de etileno por 24 h en los plátanos no afectó (p≤0.05) la respuesta, tanto en cáscara
como en pulpa, del contenido de carotenos (Tabla 1). Es probable que, a pesar de que el etileno exógeno
propició un aumento en la respiración, los cambios metabólicos en los carotenos ya habían sucedido dada la
madurez del fruto. Sin embargo, resultó interesante notar las diferencias del contenido de carotenos entre
cáscara y pulpa. Hubo una diferencia cercana a 22 veces más α-caroteno en la cáscara que en la pulpa, mientras
que de β-caroteno la diferencia fue cercana a 51 veces. Ambas moléculas son importantes antioxidantes y en
la mayoría de los frutos se encuentran presentes precisamente en la cáscara (Huang, Tanudjaja y Lum, 1999).
TABLA 1
Carotenos totales en fruto de plátano testigo y en tratados con 1 ppm de etileno por 24 h a 25 °C.

* gramos de peso seco. Media ± desviación estándar de tres muestras. Letras


distintas entre testigo y tratamiento presentan diferencias estadísticas.

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Aquino et al. (2018), cuantificaron α y β-carotenos en distintas variedades de plátano y mencionan que la
cantidad puede variar ya sea por su estado de madurez o la variedad. En la variedad “Prata” reportaron valores
entre 58 y 61 µg en pulpa, pero bajas cantidades en cáscara.

Carbohidratos

Los valores de glucosa y fructosa, tanto en cáscara como en pulpa, rondaron entre los 10 y 15 g/100 gps (Tabla
2). No obstante, se encontraron diferencias significativas de estos azúcares en los frutos testigo con valores
mayores tanto para cáscara y pulpa.
TABLA 2
Carbohidratos totales en cáscara y pulpa de plátanos testigo y tratados con 1 ppm de
etileno durante 24 h. Valores expresados en g de carbohidratos por cada 100 g de peso seco.

* gramos de peso seco. Media ± desviación estándar de tres muestras. Letras


distintas entre testigo y tratamiento presentan diferencias estadísticas.

La presencia de mayor cantidad de azúcares se puede deber al desdoblamiento como parte del proceso
de senescencia de los frutos (Yap et al., 2017) y que, en este caso, se manifestó más en los testigos. No se
observaron diferencias (p≥0.05) entre la glucosa de la pulpa de testigo y los frutos tratados. Con respecto
a sacarosa en cáscara, también se presentaron diferencias entre los plátanos testigo (16.47 g/ 100 gps) y los
tratados (9.11 g/ 100 gps), pero no hubo diferencias en la pulpa. Aun así, el contenido de sacarosa resultó
3.4 veces más alto en pulpa que en cáscara con valores entre 41 y 44 g/100 gps. Lizana (1976) reportó valores
de sacarosa cercanos a 30 g/100 gps en plátano tratado con 10 ppm durante 24 h y evaluado a los 6 días a
20 °C, coincidiendo con el pico máximo de producción de CO2. En general, los resultados anteriores nos
llevan a suponer que la aplicación de etileno durante 24 h en plátano comercialmente maduro, no afecta la
concentración de los azúcares en pulpa. García et al. (2007) aplicaron diferentes dosis de etileno (etefón)
en plátano, sin embargo, no encontraron diferencias significativas en las variables evaluadas como la pérdida
de peso, resistencia al corte, solidos solubles totales y acidez titulable. Los resultados indican que una fuente
externa de etileno puede aumentar la producción endógena del plátano, aparentemente sin afectar algunos
componentes de la pulpa. No obstante, se potencia la posibilidad de que este mismo fruto influya en la
fisiología de otros, socavando su vida de anaquel.

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Conclusión

El estrés por etileno exógeno en plátano comercialmente maduro, mantiene la tasa respiratoria y eleva el
etileno endógeno sin afectar los antioxidantes y azúcares evaluados en la pulpa.

Referencias

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