Efecto de factores precosecha sobre la calidad y comportamiento poscosecha de berenjena violeta: Elaboración de un producto panificado enriquecido con berenjena

• Autores: Lucía Valerga
• Directores de la Tesis: Analía Concellón (dir. tes.), Maria L Lemoine (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de La Plata ( Argentina ) en 2019
• Idioma: español
• Número de páginas: 231
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  sedici.unlp.edu.ar  doi.org 
• Resumen
  • español

    La berenjena (Solanum melongena L.) poseen un alto contenido de fibra y compuestos fenólicos, principalmente ácido clorogénico. Su consumo se relaciona con la prevención de varias enfermedades crónicas y degenerativas. A fin de maximizar la calidad y el rendimiento de berenjena, éstas se cosechan cuando han alcanzado un 80% de su tamaño final, lo que demanda entre 15-35 días desde la fructificación, dependiendo de la variedad, la temperatura y la intensidad de luz solar. Igualmente, pueden ser consumidas en cualquiera de los tamaños durante su crecimiento. Los cultivos de berenjena, en la región de La Plata, Argentina, tienen una ventana de cosecha entre noviembre y mayo, que son los meses más cálidos. Los productores siembran los plantines en julio-agosto para que produzcan de noviembre a mayo, o bien en diciembre-enero para que produzcan de marzo a mayo, lo cual conduce a que los frutos puedan ser cosechados de plantas con diferente tiempo transcurrido desde el trasplante. Para la berenjena no existen estudios respecto a si los frutos de la primera cosecha presentan una mejor calidad que los de cosechas posteriores. Productores y consumidores concuerdan que los frutos cosechados hacia el final del ciclo productivo resultan ser más duros, amargos y con mayor porcentaje de semillas. La berenjena debería almacenarse a 10-12 ºC ya que a temperaturas menores sufre daño por frío. Las últimas cosechas llegan hasta el otoño (menor temperatura ambiental), donde se observa una disminución en la calidad de los frutos y con ello una alteración en su conservación poscosecha, aunque no se ha estudiado en detalle. Es así que se debería poder conocer si este comportamiento de los frutos se debe al mero hecho del mayor tiempo transcurrido desde el trasplante, o a la estación del año coincidente con el final del ciclo productivo de la planta, donde las temperaturas reinantes son bajas. Es por ello que en el capítulo I del presente trabajo se estudió el efecto del tiempo trascurrido desde el trasplante hasta la cosecha, sobre la calidad de los frutos durante su crecimiento, y la vida poscosecha de los frutos de tamaño comercial habitual. Por ello se cosecharon a fin de marzo, frutos de berenjena que provenían de plantas con 3 meses (fin de diciembre a fin de marzo) u8 meses (principio de agosto a fin de marzo) desde el trasplante. Los frutos de plantas con 3 meses presentaron una mayor tasa de crecimiento, siendo una buena alternativa para realizar una cosecha anticipada. Por otro lado, en cuanto a la diferente calidad de los frutos hallamos que los de plantas de 3 meses fueron efectivamente menos firmes que los de 8 meses, y presentaron un mayor contenido de azúcares únicamente en frutos de tamaño avanzado respecto a los mismos de 8 meses. Mientras que, no se observaron diferencias entre ellos en el número y tamaño de semillas y compuestos fenólicos. Los frutos de plantas de 3 meses presentaron un mejor comportamiento poscosecha cuando fueron almacenados a 10 °C, se extendió en una semana la vida útil respecto de los frutos de plantas de 8 meses.

    Posteriormente se estudió el efecto de las condiciones climáticas en las diferentes temporadas de cosecha sobre la calidad, morfología celular y composición de los frutos. Para ello, en el capítulo II se cosecharon frutos de distinto estado de crecimiento (baby-E1, comercial habitual-E2 y avanzado-E3) en las temporadas temprana (fin de primavera), intermedia (fin de verano) y tardía (fin de otoño), y se analizaron diversos aspectos de calidad, organización del tejido vegetal (desde la cutícula al endocarpio) por microscopía óptica y composición. Se observó que a medida que progresaban las temporadas de cosecha, la tasa de crecimiento de los frutos disminuía, con la consecuente extensión del período de tiempo necesario para alcanzar el tamaño comercial habitual. Los frutos en la temporada temprana presentaron una tasa respiratoria más alta que podría estar relacionada con el mayor número de células epidérmicas, del epicarpio y del endocarpio central por unidad de área hallada en el tejido. Por su parte, los frutos de temporada tardía mostraron hacia el final de su crecimiento (tamaños E2 y E3) cutículas más delgadas pudiendo deberse a la mayor humedad ambiente, un color púrpura más claro y mayor contenido de materia seca y firmeza que las berenjenas de temporada temprana. La materia seca fue el factor que mejor se relacionó y de forma positiva con la firmeza. Finalmente, los frutos en la temporada intermedia mostraron propiedades intermedias, y un mayor contenido de semillas. Por otro lado, los azúcares se acumularon en los frutos de temporada tardía en las berenjenas E2 e intermedia en E1. Los frutos pequeños, E1, mostraron mayores niveles y capacidad antioxidante que los frutos de tamaño comercial habitual, E2, tanto en piel como en pulpa. Sin embargo, tanto los contenidos absolutos como relativos entre los tamaños de fruto variaron según la temporada de cosecha, presentando diferencias mucho menores en la temporada tardía. Así, en general, los frutos potenciaron los antioxidantes de piel y pulpa en la temporada intermedia, a excepción de los frutos E2 que, en la pulpa, mostraron niveles altos y comparables a los de frutos E1 en la temporada tardía pudiendo ser el resultado del mayor tiempo que pasaron ligados a la planta para poder crecer. Esta información puede ser importante para los productores, ya que puede ayudar a conocer el período adecuado para cosechar berenjenas con alto contenido de compuestos fenólicos.

    Por otro lado, se analizó el efecto de la temporada de cosecha sobre el comportamiento poscosecha y sensibilidad al daño por frío de berenjenas de diferentes tamaños. Para ello, en el capítulo III se almacenaron frutos de tamaños E1 y E2 a temperatura recomendada (10 °C) y de daño por frío (0 °C). En todas las estaciones se observó que las berenjenas pequeñas o E1 fueron más tolerantes al daño por frío durante el almacenamiento a 0 °C que las más grandes o E2. En la temporada temprana los frutos de ambos tamaños mostraron una pérdida de firmeza rápida a 10 ºC y fueron altamente susceptibles al daño por frío ante el almacenamiento a 0 ºC. Asimismo, los frutos de temporada tardía de ambos tamaños se deshidrataron cuando fueron almacenados a 10 °C y fueron susceptibles al daño por frío tanto superficial como interno durante el almacenamiento a 0 ºC. Finalmente, los frutos de ambos tamaños y cosechados en la temporada intermediase comportaron mejor a ambas temperaturas de almacenamiento. En particular, la vida útil se extendió por una semana cuando los frutosE2 cosechados en la temporada intermedia se almacenaron a 10 ºC y E1 a 0 ºC.

    El desperdicio de alimentos, en especial de frutas y hortalizas, es cercano al 50% a nivel mundial. Algunas de las causas son el no emplear condiciones óptimas de almacenamiento y/o períodos de saturación del mercado en la época central de la ventana de cosecha. Una alternativa valiosa para aprovechar el excedente de producción en los meses de más oferta sería la obtención de un subproducto como un vegetal deshidratado en polvo y utilizarlo como ingrediente funcional en otro alimento. El pan es un alimento básico en la dieta humana, que puede ser enriquecido y/o saborizado en ciertos componentes, tales como antioxidantes, minerales y fibra aportados por el vegetal. Así, en el capítulo IV se elaboró y caracterizó un producto de berenjena violeta en polvo, se lo adicionó a un pan y se estudió el nivel de reemplazo adecuado y las propiedades reológicas de la masa, para optimizar su elaboración; asimismo se evaluó la calidad panadera y sensorial. Para ello, se liofilizó tejido de berenjena y se molió para obtener el polvo, lográndose una composición nutricional similar al producto fresco, y con ventajas respecto a la harina de trigo. A su vez, se determinó que presentó un contenido de humedad por debajo de la de seguridad en un rango de 10-40 °C, considerándose un alimento seguro, y que incluso a 40 °C la degradación de los antioxidantes fue muy leve luego de 45 días. El reemplazo de 10% de harina de trigo con berenjena en polvo disminuyó la calidad y estabilidad de la mezcla de harinas, mostrando menor tolerancia al amasado. Asimismo, generó un debilitamiento de la estructura interna de la masa que ocasionó un menor volumen de la misma luego de la fermentación y que se reflejó también en el menor volumen específico del pan. A su vez, fueron los que presentaron la mayor dureza. Con el reemplazo de 5% se alcanzó el mayor volumen de masa durante la fermentación, pero necesitó el doble de tiempo respecto del control lo que ocasionaría una demora importante en la producción a escala del pan, una gran desventaja tecnológica. Sin embargo, los panes mostraron una buena calidad panadera alcanzando el mayor volumen específico y las propiedades texturales más similares al control. El reemplazo de 7,5% mostró un comportamiento intermedio. Una buena tolerancia al amasado y un tiempo de fermentación comparable al control; y una buena calidad panadera y sensorial. Así, se eligió emplear 7,5% para los futuros ensayos. Cabe destacarse que la calidad sensorial de los panes para los tres reemplazos fue bien puntuada por los consumidores, sin encontrarse diferencias significativas en la aceptabilidad.

    Dada la variabilidad en la composición de los frutos de berenjena durante el crecimiento, el empleo de distintos tamaños de fruto podría afectar la panificación. Así finalmente, en el capítulo V, se analizó la calidad nutricional de berenjena en polvo a partir de dos tamaños de crecimiento diferentes (baby y comercial), y se empleó para elaborar un pan enriquecido. Se determinó su efecto sobre las propiedades reológicas de la masa, y se evaluó la calidad panadera, sensorial y nutricional del pan. Se observaron pequeñas diferencias en el comportamiento reológico de la masa al emplear berenjena de tamaño baby o comercial en polvo, aunque ciertos parámetros tendieron a igualarse luego de la cocción generando panes con igual volumen específico y alveolado. Sin embargo, los panes enriquecidos con berenjena baby en polvo fueron más rígidos y presentaron una corteza y miga más oscura que con berenjena comercial en polvo, pero dichos parámetros no fueron percibidos como diferentes por los consumidores durante el análisis sensorial de los panes. La berenjena baby en polvo presentó un menor contenido de humedad (23%) y más proteínas (15%) que la berenjena comercial en polvo; y, si bien el contenido de fibra dietaria total fue el mismo y con mayor proporción de fibra insoluble, con el crecimiento desde baby a comercial se observó una mayor proporción de fibras solubles, pasando de 5 a 30%. A su vez estaba enriquecida en antioxidantes (50%) en relación con la de berenjena comercial en polvo, lo que permitió luego un mayor enriquecimiento nutricional de los panes. En general, el empleo de un reemplazo de 7,5% de berenjena violeta en polvo de ambos tamaños logró panes con un 50% más de fibra dietaria total, y enriquecidos entre un 100-200% de compuestos antioxidantes de naturaleza fenólica según si se empleó berenjena comercial o baby, respectivamente.

  • English

    Eggplant (Solanum melongena L.) has high fibre content and phenolic compounds, mainly chlorogenic acid. Its consumption is indicated for the prevention of several chronic and degenerative diseases. In order to maximize its quality and yield, eggplants are harvested once they have reached 80% of its final size. This process takes between 15 to 35 days since fruiting, depending on the variety type, temperature and sunlight intensity. In any case, eggplant can be consumed in any of the sizes during their growth.

    In the area of La Plata, Argentina, eggplant crops have a harvest window between November and May, which are the warmest months. Producers plant the seedlings in July-August to produce from November to May, or in December- January to produce from March to May. This leads fruits to be harvested from plants with different time since transplanting. There are no studies for eggplant as to whether the fruits from the first harvest have better quality than those of subsequent crops. Producers and consumers believe that fruits harvested towards the end of the productive cycle tend to be harder, bitter and with a higher percentage of seeds. The eggplant should be stored at 10 -12 °C since at lower temperatures it suffers cold damage. The last harvests last until autumn (lower ambient temperature) and there is a decrease of fruit quality, and therefore, a variation in post-harvest conservation. However, this has not been studied in detail.

    Thus, it should be possible to know if this behaviour is due to the greater time elapsed since transplanting, or to the season of the year, which coincides with the end of the productive cycle where prevailing temperatures are low. In chapter I from this paper, the effect of the time elapsed on the quality of the fruits during its growth since transplanting to harvest and post-harvest life of fruits of regular commercial size were studied.

    Eggplants fruits that came from plants with three months (end of December to end of March) or eight months (beginning of August to end of March) since transplanting were harvested at the end of March. Three-month eggplant fruits showed a higher growth rate, being an appropriate alternative to perform an early harvest. Furthermore, as regards the different quality of the fruits, we discovered that those from three-month old plants were indeed less solid than those from eight-month plants and presented higher sugar content only in those fruits of advanced size compared to those of eight-month old plants.

    No differences were observed between them regarding the number and size of seed and phenolic compounds. Three month eggplant fruits showed a better post-harvest behaviour when they were stored at 10 °C; its shelf life was extended by one week compared to eight-month eggplant fruits. Afterwards, we studied the effect that weather conditions have on quality, cell morphology and fruits composition in different harvest seasons. Thus, in chapter II fruits of different growth status (baby E1, regular commercial E2, and advanced E3) were harvested in early season (late spring), intermediate (late summer) and late (late autumn), and various aspects regarding quality, organization of plant tissue (from the cuticle to the endocarp) were analyzed by optical microscopy and composition. It was observed that as the harvest season progressed, fruit growth rate decreased with the consequent extension of the period time needed to reach the regular commercial size.

    Fruits from early season had a higher respiratory rate that could be related to a greater number of epidermal, epicarp and central endocarp cells per unit area found in the tissue.

    On the other hand, fruits from late season showed thinner cuticles towards the end of their growth (E2 and E3 sizes) due to a higher ambient humidity, a lighter purple colour, higher dry matter content and firmness than eggplants from the early season. Dry matter content was best and positively related factor to firmness. Finally, fruits from intermediate season showed intermediate properties and a higher seed content. On the other hand, sugars were accumulated in fruits from late season in E2 eggplants and in intermediate in E1. Small E1 fruits showed higher levels and antioxidant capacity than regular commercial size fruits, E2, both in skin and in pulp. However, relative and absolute configurations among fruit sizes varied according to the harvest season and presented fewer differences in late season. Thus, in general, fruits boosted skin and pulp antioxidants in the intermediate season, except for E2 fruits that, in the pulp showed higher levels and comparable to those of E1 fruits in the late season; this being the consequence of the time bounded to the plant in order to grow. This information may be significant for producers, as it may help them to acknowledge the appropriate time to harvest eggplants with high content of phenolic compounds.

    Moreover, the effect of the harvest season on postharvest behaviour and sensitivity to cold in eggplants of different sizes was analysed. Therefore, in chapter III, fruits from E1 and E2 sizes were stored at a recommended temperature (10 °C) and cold damage (0 °C). It was observed that in all seasons, small eggplants or E1 were more tolerant to cold damage when being stored at 0 °C than larger ones or E2. In early season, fruits from both sizes showed a rapid loss of firmness at 10 °C and were highly subject to cold damage from storage at 0 °C. Likewise, late season fruits from both sizes become dehydrated when stored at 10°C and were subject to damage, both superficial and internal when stored at 0 °C. Finally, fruits from both sizes and harvested in the intermediate season showed better tolerance at both storage temperatures. Shelf life, in particular, extended by one week when E2 fruits harvested in early season were stored at 10 °C and E1 at 0 °C. Food waste, especially fruits and vegetables, is close to 50% worldwide. Some of the causes of this waste are not applying appropriate storage conditions and/or market saturation periods at the central time of the harvest window. A useful alternative would be the manufacture of value-added by products, such as the manufacture of dried vegetable powder. Bread is a staple food in the human diet, which can be enriched or flavoured in some compounds like antioxidants, minerals and fibres provided by the vegetable. Thus, in chapter IV a violet eggplant powder was manufactured. This powder was added to bread and the suitable level of replacement and rheological properties of dough were studied in order to optimize its manufacture. Likewise, we evaluated its baking and sensory quality. In order to do so, eggplant tissue was lyophilized and ground to obtain the powder. The result obtained was similar nutritional composition to the fresh product and presented some advantages compared to wheat flour. In turn, it was determined that it had a moisture content below safety in a 10-40 °C range, being considered safe food; and that even at 40 °C, antioxidant degradation was very slight after 45 days. The replacement of 10% wheat flour with eggplant powder decreased the quality and stability of flour mixture and showed less knead tolerance. Additionally, it produced a weakening of the internal structure of the dough, which caused a smaller volume after fermentation. This was also reflected in a smaller specific bread volume, although these breads presented the greatest hardness. By replacing 5%, the largest dough volume was reached during fermentation, though it was needed twice the time to control, which would lead to a significant delay at scale production of bread and a major technological disadvantage. However, the breads showed an acceptable baking quality, reaching the highest specific volume and more similar textural properties when controlling. The 7.5% replacement showed an intermediate behaviour, good knead tolerance and fermentation time comparable to the control and acceptable baking and sensory quality. Therefore, it was decided to use 7.5% for future tests. It should be noted that the sensory quality of the breads for the three replacements was well scored by consumers and with no significant differences in acceptability.

    Given the variability in the composition of eggplants fruits during growth, the use of different fruit sizes could affect bread making. Finally, in chapter V, the nutritional quality of eggplant powder was analysed from two different growth sizes (baby and commercial), and it was used to manufacture enriched bread. Its effect on the rheological properties of dough as well as the baking, sensory and nutritional quality of the bread was analysed.

    When using baby or commercial sized eggplants, there were seen small differences in the rheological behaviour of dough, though some parameters had the tendency to become equal after cooking, thus producing breads with the same specific volume and honeycomb texture. However, breads enriched with baby eggplant powder were more rigid and had a darker crust and crumb than those enriched with commercial eggplant powder. Nonetheless, consumers did not perceive such parameters as different during the sensory analysis of the breads. Baby eggplant powder showed a lower moisture content (23%) and more protein (15%) than commercial eggplant powder; and, even though, the total dietary fiber content was the same and with a greater proportion of insoluble fiber, when growing from baby to commercial, greater proportion of soluble fiber was observed (from 5% to 30%.) It was enriched with antioxidants (50%) with respect to commercial eggplant powder, which later allowed a greater nutritional enrichment of the breads. In general, when using 7.5% of violet eggplant powder of both sizes, it was possible to achieve greater nutritional enrichment of the breads with 50% more total dietary fiber, and also breads enriched between 100-200% with antioxidant compounds of phenolic origin whether using commercial or baby eggplants, respectively.