Effect of processing on the physicochemical, sensory, nutritional and microbiological quality of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmon

  1. SANCHIS SOLER, ELENA
Supervised by:
  1. María Bernardita Pérez Gago Director
  2. Mª Dolores Ortolá Ortolá Tutor

Defence university: Universitat Politècnica de València

Fecha de defensa: 29 January 2016

Committee:
  1. Domingos Paulo Ferreira de Almeida Chair
  2. María Luisa Castelló Gómez Secretary
  3. Encarnación Aguayo Giménez Committee member

Type: Thesis

Abstract

[EN] Persimmon (Diospyros kaki L.) 'Rojo Brillante' is an astringent variety characterised by good growing conditions, excellent colour, size, sensory characteristics and good nutritional properties. In the last decade, its production has grown substantially in Spain given the application of high levels of CO2 to remove astringency while firmness is preserved. This technology has also increased its potential as a fresh-cut commodity. However, physical damage during processing result in degradation of the colour and firmness of the product and a higher susceptibility to microbial spoilage that significantly reduces the fruit's shelf life. The objective of the present thesis was to develop optimum procedures for processing and marketing 'Rojo Brillante' persimmon into a fresh-cut product with the maximum shelf life and best physicochemical, nutritional, sensory and microbiological quality. Firstly, the objective was to evaluate the effect of the maturity stage (MS) at harvest, storage time at 15 ºC before processing, and the application of different antioxidant treatments on enzymatic browning, sensory and nutritional quality of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmon during storage at 5 ºC. Concentrations of 10 g L-1 ascorbic acid (AA) or 10 g L-1 citric acid (CA) controlled tissue browning and maintained the visual quality of fresh-cut persimmon above the limit of marketability for 6-8 storage days at 5 ºC, depending on the MS. However, these acidic solutions reduced fruit firmness as compared to control samples. Further studies showed that the combination of these antioxidants with 10 g L-1 CaCl2 maintained firmness of the persimmon slices within the same range as the control samples. In another work, the application of 1-methylcyclopropene (1-MCP) allowed to process fruits after 45 days of storage at 1 ºC with commercial firmness and the antioxidant solution (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) extended the limit of marketability up to 9 days of storage at 5 ºC. Different controlled atmosphere conditions in combination with AA or CA dips were also evaluated as a first step to select optimum O2 and CO2 concentrations for modified atmosphere packaging (MAP) of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmons. Overall, the combination of antioxidant dips and a controlled atmosphere composed of 5 kPa O2 (balance N2) was proved to be the most effective combination to control enzymatic browning. This atmosphere maintained the visual quality of persimmon slices within the limit of marketability during 7- 9 days at 5 ºC. On the contrary, high CO2 concentrations (10 or 20 kPa) induced darkening in some tissue areas, associated with a flesh disorder known as 'internal flesh browning'. Later studies confirmed the beneficial effect of an active MAP in 5 kPa O2 compared to passive MAP to improve the visual quality of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmon, showing a synergic effect with the antioxidant dip (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2). Antioxidant edible coatings were prepared from whey protein isolate (WPI), soy protein isolate (SPI), hydroxylpropyl methylcellulose (HPMC) and apple pectin as the polymeric matrix. All edible coatings were amended with the antioxidant combination selected (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2). All the edible coatings tested proved effective to control enzymatic browning of persimmon slices. However, the samples treated with the HPMC- and pectin- based coatings were scored with a better visual quality that the rest of the treatments. In general, free radical scavenging activity and total carotenoid content increased in late-season persimmons; whereas, processing (cutting and storage at 5 ºC), antioxidant dips, controlled atmosphere storage or edible coatings had no clear effect on nutritional quality (vitamin C, free radical scavenging activity, total phenolic content, and carotenoids) of fresh-cut persimmons. [ES] El caqui persimmon (Diospyros kaki L.) 'Rojo Brillante' es un cultivar astringente que presenta unas propiedades organolépticas y nutricionales excelentes. En la última década, su cultivo en el área mediterránea de España se ha incrementado de manera exponencial con el desarrollo de la tecnología que permite eliminar la astringencia, manteniendo la firmeza del mismo. Esta nueva forma de presentación, aporta numerosas ventajas, entre la que se incluye la posibilidad de ser comercializado como fruta fresca cortada. Sin embargo, el éxito comercial del producto está limitado por el pardeamiento enzimático, la pérdida de firmeza y al crecimiento microbiano. En este contexto, el objetivo de la Tesis ha sido el desarrollo de caqui 'Rojo Brillante' fresco cortado mediante un enfoque que integra el estudio de las características del producto en el momento del procesado y de distintas tecnologías que mantengan la calidad físico-química, sensorial, nutricional y microbiológica del producto durante un periodo que permita su comercialización. En primer lugar, se evaluó el efecto del estado de madurez (MS) en el momento de recolección, el tiempo de almacenamiento a 15 ºC antes del procesado y la aplicación de diferentes antioxidantes en el pardeamiento enzimático y la calidad sensorial y nutricional del caqui 'Rojo Brillante' cortado y almacenado a 5 ºC. La aplicación de 10 g L-1 de ácido ascórbico (AA) ó 10 g L-1 ácido cítrico (CA) controló el pardeamiento enzimático y mantuvo la calidad visual del caqui por encima del límite de comercialización entre 6 y 8 días de almacenamiento a 5 ºC, dependiendo del MS. Sin embrago, la aplicación de estos antioxidantes redujo de manera significativa la firmeza del fruto respecto al control. La combinación de estos antioxidantes con 10 g L-1 de CaCl2 permitió mantener la firmeza en el mismo rango que las muestras control. En un trabajo posterior, la aplicación de 1-metilciclopropeno (1-MCP) permitió procesar caqui almacenado 45 días a 1 ºC con una buena firmeza comercial y el tratamiento antioxidante (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) consiguió alcanzar un límite de comercialización del producto de 9 días a 5 ºC. La evaluación de distintas atmósferas controladas en combinación con tratamientos antioxidantes (AA o CA), como paso previo al envasado en atmósfera modificada (MAP) del caqui, mostró como más efectiva en el control del pardeamiento enzimático la atmósfera compuesta por 5 kPa O2 (balance N2). Esta atmósfera mantuvo la calidad visual del caqui cortado dentro del límite de comercialización durante 7-9 días a 5 ºC. Por el contrario, la aplicación de altas concentraciones de CO2 (10 ó 20 kPa) dio lugar a un pardeamiento en ciertas zonas de la pulpa que se conoce como 'internal flesh browning'. Estudios posteriores confirmaron el efecto beneficioso del envasado de caqui cortado y tratado con solución antioxidante (CA-CaCl2) en una MAP activa de 5 kPa O2 en la calidad visual del fruto frente a la aplicación de una MAP pasiva. El desarrollo de recubrimientos comestibles con capacidad antioxidante se realizó mediante la incorporación de antioxidantes (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) a formulaciones a base de proteína de suero lácteo (WPI), proteína de soja (SPI), hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) y pectina. Todos los recubrimientos fueron efectivos controlando el pardeamiento enzimático del caqui cortado, siendo las muestras recubiertas con HPMC y pectina las mejor evaluadas visualmente. En general, el procesado, la aplicación de antioxidantes, el envasado en atmósferas controladas y los distintos recubrimientos comestibles estudiados, si bien no mostraron un efecto claro en los parámetros de calidad nutricional evaluados, no tuvieron un efecto negativo en los mismos. Por otra parte, los frutos cosechados a final de campaña tuvieron mayor actividad antioxidante y contenido en carotenoides. [CAT] El caqui persimmon (Diospyros kaki L.) 'Rojo Brillante' és un cultiu astringent que presenta unes propietats organolèptiques i nutricionals excel¿lents. En la última dècada, el seu cultiu en l'àrea mediterrània d'Espanya s'ha incrementat de manera exponencial amb el desenvolupament de la tecnologia que permet eliminar l'astringència, mantenint la fermesa del mateix. Esta nova forma de presentació, aporta un gran nombre d'avantatges, entre els quals s'inclou la possibilitat de comercialitzar-lo com fruita fresca processada. No obstant, l'èxit comercial del producte està limitat per pardetjament enzimàtic, la pèrdua de fermesa i el creixement microbià. L'objectiu de la Tesis ha estat en el desenvolupament de caqui 'Rojo Brillante' tallat en fresc mitjançant un enfocament que integra l'estudi de les característiques del producte en el moment del processat i de diferents tecnologies en el manteniment de la qualitat físico-química, sensorial, nutricional i microbiològica del producte durant un període que permeta la seua comercialització. En primer lloc, es va avaluar l'efecte de l'estat de maduresa (MS) en el moment de recol¿lecció, el temps d'emmagatzemament a 15ºC abans del processat i l'aplicació de diferents tractaments antioxidants en el pardetjament enzimàtic i la qualitat sensorial i nutricional del caqui 'Rojo Brillante' tallat i emmagatzemat a 5 ºC. L'aplicació de 10 g L-1 d'àcid ascòrbic (AA) o 10 g L-1 d'àcid cítric (CA) va controlar el pardetjament enzimàtic i va mantenir la qualitat visual del caqui per damunt del límit de comercialització entre 6-8 dies d'emmagatzemament a 5 ºC, depenent del MS. No obstant, l'aplicació d'antioxidants va reduir de manera significativa la fermesa del fruit comparat amb el control. La combinació d'aquestos antioxidants amb 10 g L-1 de CaCl2 va permetre mantenir la fermesa en el mateix rang que les mostres control. En un treball posterior, l'aplicació de 1-metilciclopropeno (1-MCP) va permetre processar caqui emmagatzemat 45 dies a 1 ºC amb una bona fermesa comercial i a més, el tractament antioxidant (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) va aconseguir un límit de comercialització del producte tallat de 9 dies a 5 ºC. L'avaluació de diferents atmosferes controlades en combinació amb tractaments antioxidants (AA o CA), com a pas previ a l'envasament en atmosfera modificada (MAP) del caqui 'Rojo Brillante, va mostrar com a més efectiva en el control del pardetjament enzimàtic l'atmosfera composta per 5 kPa O2 (balanç N2). Aquesta atmosfera va mantenir la qualitat visual del caqui tallat dins del límit de comercialització durant 7-9 dies a 5 ºC. Per contra, l'aplicació d'altes concentracions de CO2 (10 ó 20 kPa) va donar lloc a un pardetjament en certes zones de la polpa, el qual és conegut com 'internal flesh browning'. Estudis posteriors van confirmar l'efecte beneficiós de l'envasament de caqui tallat i tractat amb solució antioxidant (CA-CaCl2) en una MAP activa de 5 kPa O2 millorant la qualitat visual de la fruita front a l'aplicació de una MAP passiva. El desenvolupament de recobriments comestibles amb capacitat antioxidant es va realitzar mitjançant la incorporació d'antioxidants (CA-CaCl2) en formulacions a base de proteïna de sèrum làctic (WPI), proteïna de soia (SPI), hidroxipropilmetilcel-lulosa (HPMC) i pectina. Tots els recobriments van ser efectius controlant el pardetjament enzimàtic del caqui tallat. No obstant, les mostres recobertes amb HPMC i pectina van ser millor avaluades visualment que la resta de tractaments. En general, el processat, l'aplicació d'antioxidants, l'envasament en atmosferes controlades i els distints recobriments comestibles estudiats, si bé no van mostrar un efecte clar en els paràmetres de la qualitat nutricional avaluats, no van tindre un efecte negatiu en els mateixos. Per altra banda, els fruits recol¿lectats a final de temporada van tenir major activitat antioxidant i contingut en