Anàlisi Bioquímica i Quimiomètrica dels diferents factors implicats en el desenvolupament del cor marró i del llocat de la Pera Blanquilla

Abstract

El cor marró i la descomposició interna o llocat són dues importants alteracions fisiològiques que apareixen en la pera Blanquilla durant el període de frigoconservació. Aquests dos desordres es caracteritzen primer per l'enfosquiment del cor i després de la polpa. En el llocat aquest enfosquiment és de tipus humit i s'estén de forma ràpida a la totalitat de la polpa. En el cas del cor marró, la polpa presenta un aspecte sec i en aquesta hi ha grans i abundants cavitats.<br/>Encara es desconeixen els factors causants de l'aparició d'aquests dos desordres i els principals mecanismes bioquímics implicats en el seu desenvolupament. L'objectiu d'aquesta tesi ha estat conèixer aquests factors i caracteritzar la via o vies bioquímiques implicades en el desenvolupament del cor marró i del llocat en peres Blanquilla. Concretament, s'ha estudiat com incideixen en la seva aparició una alta concentració de CO2 i el grau de maduresa a la collita. Per a cadascuna d'aquestes condicions es va mesurar la incidència i la severitat del cor marró i del llocat, els productes i els enzims associats amb els metabolismes fermentatiu i antioxidatiu, així com el grau de peroxidació de les membranes. Finalment, es va utilitzar l'anàlisi multivariant per a caracteritzar i diferenciar aquestes dues alteracions en funció dels paràmetres esmentats. A més, amb les tècniques multivariants es pretenia complementar i confirmar els resultats interpretats bioquímicament.<br/>Les dues alteracions van aparèixer en l'atmosfera controlada (AC) d'alt contingut de CO2 però ambdues es van diferenciar en el temps d'aparició. El llocat va aparèixer aproximadament als tres mesos de conservació mentre que el cor marró es va manifestar després d'aquesta data. A més, el llocat també es va presentar en l'atmosfera de fred normal però al final del període de conservació. Els fruits conservats en AC d'alt nivell de CO2, al principi es van caracteritzar per una important disminució de l'àcid ascòrbic (AA) i, posteriorment, per un major estat de peroxidació de les membranes respecte a les altres dues atmosferes. El cor marró és conseqüència dels danys oxidatius que es donen en condicions d'alt CO2 (baix contingut d'AA i insuficient activitat dels enzims antioxidants, ascorbata peroxidasa i catalasa). En canvi, el llocat implica majoritàriament el metabolisme fermentatiu i està altament relacionat amb l'activitat de l'enzim alcohol deshidrogenasa i el contingut d'acetaldehid. També hi intervenen altres metabolismes com l'oxidatiu però en menor grau d'implicació que en el cor marró. L'anàlisi multivariant va confirmar els resultats obtinguts en l'anàlisi bioquímica: el cor marró i el llocat són dos desordres diferents que impliquen vies metabòliques similars però amb diferent grau d'implicació. Els models de predicció construïts a partir dels paràmetres de qualitat indiquen que cap d'aquests paràmetres no pot ser utilitzat com a marcador per a predir o detectar el cor marró i/o el llocat. En canvi, el contingut d'AA pot utilitzar-se com a marcador del cor marró. Aquest desordre es dóna quan s'arriba al contingut llindar d'AA que determina l'inici del desenvolupament però, aquest valor està encara per determinar en peres Blanquilla. Un avançat estat de maduresa a la collita i una atmosfera amb un alt contingut de CO2, determinen l'aparició del cor marró i incrementen les pèrdues d'AA, probablement degudes a la reducció de la seva capacitat antioxidant.

El corazón pardo y la descomposición interna son dos importantes alteraciones fisiológicas que aparecen en la pera Blanquilla durante su período de conservación. Estos dos desórdenes fisiológicos se caracterizan, primero, por un empardecimiento del corazón y, posteriormente, por el de la pulpa. En la descomposición interna este empardecimiento es de tipo húmedo y se extiende rápidamente a toda la pulpa. En cambio, en el corazón pardo los tejidos presentan un aspecto seco con grandes y abundantes cavidades en la pulpa. <br/>Se desconocen aún los factores causantes de la aparición de los dos desórdenes y los principales mecanismos bioquímicos implicados en su desarrollo. El objetivo de esta tesis ha sido conocer estos factores, así como caracterizar la vía o vías bioquímicas implicadas en el desarrollo del corazón pardo y de la descomposición interna en peras Blanquilla. Concretamente, se ha estudiado cómo inciden en su aparición una alta concentración de CO2 y el grado de madurez a la cosecha. Para cada una de estas condiciones se determinó la incidencia y la severidad de cada alteración, los productos y las enzimas asociadas con el metabolismo fermentativo y antioxidativo, así como el grado de peroxidación de las membranas. Finalmente, se utilizó el análisis multivariante para caracterizar y diferenciar las dos alteraciones en función de los parámetros citados. Además, con las técnicas multivariantes se pretendía complementar y caracterizar los resultados interpretados bioquímicamente. Las dos alteraciones aparecieron en la atmósfera controlada (AC) de alto nivel de CO2, pero se diferenciaron en el tiempo de aparición. La descomposición interna apareció aproximadamente a los tres meses de conservación, mientras que el corazón pardo se manifestó con posterioridad a esta fecha. Además, la descomposición interna también se presentó en la atmósfera de frío normal, pero al final del período de conservación. Los<br/>frutos conservadoss en la AC de alto nivel de CO2, al principio se caracterizaron por una importante disminución del ácido ascórbico (AA) y, posteriormente, por un mayor estado de peroxidación de las membranas respecto a las otras dos atmósferas. El corazón pardo es consecuencia de los daños oxidativos que se dan en condiciones de alto CO2 (bajo contenido de AA e insuficiente actividad de las enzimas antioxidantes, ascorbata peroxidasa y catalasa). En cambio, la descomposición interna está altamente relacionada con la enzima alcohol deshidrogenasa y el contenido de acetaldehido y, por tanto, implica mayoritariamente el metabolismo fermentativo. Además, en su desarrollo intervienen otros metabolismos, como el oxidativo, pero en menor grado que en el corazón pardo. El análisis multivariante confirmó los resultados obtenidos en el análisis bioquímico: que el corazón pardo y la descomposición interna son dos desórdenes fisiológicos distintos que implican vías metabólicas similares, pero con diferente grado de implicación. Los modelos de predicción construídos a partir de los parámetros de calidad indican que ninguno de estos parámetros puede utilitzarse como marcador para predecir y/o detectar ni el corazón pardo ni la descomposición interna. En cambio, el contenido de AA sí puede utilizarse como marcador del corazón pardo. Esta alteración se manifiesta cuando el contenido de AA disminuye por debajo de un determinado nivel, valor que en peras Blanquilla aún está por determinar. Un avanzado estado de madurez a la cosecha y una AC de alto contenido de CO2 determinan la aparición del corazón pardo e incrementan las pérdidas de AA, probablemente debidas a la reducción de su capacidad antioxidante.

Brown heart and core browning are two important post harvest disorders that occur in Blanquilla pear during storage. These two disorders are characterised by browning first the core and later the flesh. Core browning appears as brown areas in the mid-cortex of the flesh and the lesions subsequently tend to extend and may affect the entire pulp. In the case of brown heart, the tissue is dry and large and/or numerous cavities are formed in the pulp. <br/>The factors and the underlying biochemical mechanisms involved in the development of these disorders remain unclear. The aim of this thesis was to determine and characterise the biochemical pathways involved in the development of brown heart and core browning in Blanquilla pears. More exactly, we studied the effects of high CO2 concentration and harvest date on the disorders incidence. For each condition, the incidence and the damage percentage for each kind of disorder was correlated with the products and the enzymes involved in fermentative and oxidative metabolism. Multivariate analysis was used to characterise and differentiate the two disorders and was used to complement and confirm the biochemical results. Core browning and brown heart were observed when the fruits were stored at high CO2 concentration but appeared at different time. Core browning appeared first, after 3 months of storage and brown heart later. Fruits kept in air developed core browning but at the final of storage. Fruits stored at high CO2 concentration, exhibited first an important decrease in ascorbate level (AA), and later lipid peroxidation. Brown heart is the consequence of oxidative damage which appeared at high CO2 (low level of ascorbate and insuficient activity of antioxidants enzymes, ascorbate peroxidase and catalase). In contrast, core browning correlated with alcohol deshidrogenase activity and acetaldehyde content, a result that showed that fermentation is probably an underlying metabolism in the core browning incidence. Oxidative process could also be involved in core browning, but to a lesser extent than in brown heart. Multivariate analysis confirm these biochemical results and indicate that core browning and brown heart are two different disorders involving similar metabolic pathways but at a different level. According to the prediction model obtained using quality parameters, we conclude that none of these parameters may predict brown heart and core browning disorders. However, the AA level can be a marker of brown heart. This disorder is initiated when an AA dropped below a certain threshold, which remain to be determined in Blanquilla pears. Advanced maturity of fruits at harvest and storage in high CO2 determine the appearance of brown heart and increase the loss of AA, perhaps through a reduction in antioxidant capacity.