Pré-resfriamento e conservação de hortaliças folhosas

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1 FINGER FL; FRANÇA CFM Pré-resfriamento e conservação de hortaliças folhosas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE OLERICULTURA, 51. Horticultura Brasileira 29. Viçosa: ABH.S5793-S5812 Pré-resfriamento e conservação de hortaliças folhosas Fernando Luiz Finger 1 ; Christiane de Fátima Martins França 2 1 Professor Associado Universidade Federal de Viçosa- Departamento de Fitotecnia Viçosa- MG, 2 Mestranda em Produção Vegetal - Universidade Federal de Viçosa - Departamento de Fitotecnia Viçosa- MG, ffinger@ufv.br, chrisagroufv@gmail.com PERDAS PÓS-COLHEITA As perdas pós-colheita das hortaliças podem ser de três tipos: a fisiológica, por dano mecânico ou pela incidência de parasitas. Estima-se que as perdas acumuladas póscolheita em hortaliças oscilem entre 20 e 50% na maioria dos países em desenvolvimento. Estas perdas podem ser de natureza quantitativa ou qualitativa, porém independente da natureza da perda, há sempre redução da oferta final de produto comercializável. As hortaliças são organismos vivos, e, portanto, sofrem a ação de agentes de natureza fisiológica ou endógenos e do ambiente (abióticos ou bióticos) durante o transporte e armazenamento. As perdas durante a cadeia de comercialização são cumulativas, e decorrem da incidência de um ou mais fatores de deterioração como segue: a. Perda física do produto por danos mecânicos ou pela presença de doenças ou insetos. b. Perda de água pelo processo transpiratório. c. Perdas por extremos de temperatura congelamento ou estresse por altas temperaturas. d. Redução da energia armazenada (carboidratos ou lipídeos) pelo processo respiratório. e. Perda da qualidade pela degradação de vitaminas. f. Desenvolvimento de distúrbios fisiológicos exposição de alface ao etileno A colheita das hortaliças no estádio adequado de desenvolvimento e a manipulação adequada da temperatura, umidade do ar, concentração dos gases respiratórios O 2 e CO 2, dos níveis de etileno, redução da incidência de danos mecânicos, e aplicação de tratamentos fitossanitários, permitem minimizar a ação dos fatores de deterioração com conseqüente extensão da vida pós-colheita. S5793

2 Um dos fatores determinantes da elevada perecibilidade das hortaliças folhosas é a respiração e a falta da retirada do calor de campo no momento do transporte refrigerado e armazenamento na prateleira das lojas. Nessa revisão serão abordados diferentes aspectos da influência da remoção do calor de campo sobre a conservação das hortaliças folhosas. IMPORTÂNCIA DA RESPIRAÇÃO A respiração, para a maioria dos produtos hortícolas é o fator mais importante da deterioração dos órgãos destacados e a intensidade da atividade respiratória reflete a velocidade de deterioração dos produtos. A respiração afeta diretamente diversos aspectos do metabolismo dos produtos hortícolas: a. Responsável pela redução, e em alguns casos extremos como em flores, a depleção das reservas de carbono (amido, açúcares solúveis e ácidos orgânicos). Em frutos e hortaliças, o consumo das reservas orgânicas reduz o sabor do produto. b. O calor produzido pela respiração ou também chamado de calor vital, é importante para estabelecer a capacidade de refrigeração das câmaras frigoríficas durante o armazenamento. c. A dissipação do calor produzido pela respiração dá-se via transpiração, reduzindo assim a vida útil de prateleira dos hortícolas. Todos os produtos hortícolas continuam respirando apo a colheita, havendo constante troca de elementos entre o tecido vivo e o ambiente, conforme pode ser definida pela equação geral da respiração: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O kcal Portanto, a oxidação completa de uma molécula de glicose consome 6O 2 e libera para o ambiente 6CO 2 e 6H 2 O, possibilitando a geração de 686 kcal, parte liberada na forma de calor a parte armazenada como ATP. A respiração é um processo pouco S5794

3 eficiente de conservação de energia, onde apenas 42 % do potencial da energia produzida pela oxidação completa da glicose é armazenada na forma de ATP (Kader, 1987). O restante da energia será dissipado na forma de calor para ambiente circundante, determinando, em parte, o método de resfriamento a ser utilizado, o tipo e dimensão da embalagem e a altura das pilhas no armazenamento dos produtos hortícolas. A oxidação completa da glicose pela respiração aeróbica pode ser dividida em três etapas: a. Glicólise oxidação da glicose para piruvato, realizada por um conjunto de enzimas localizadas no citoplasma. b. Ciclo do ácido tri-carboxílico formado por um conjunto de enzimas que catalisam a oxidação do piruvato para CO 2 na mitocôndria. c. Cadeia de transporte de elétrons rota onde ocorre a oxidação dos dinucleotídeos NADH, NADPH e FADH 2 para a geração de ATP via duas rotas a citrocromo oxidase e pela rota alternativa resistente ao cianeto. Os sistemas protéicos oxidativos são formados na membrana interna da mitocôndria e a reação final de oxidação se dá com oxigênio molecular formando H 2 O como produto. A glicose pode não sofrer completa oxidação pelo processo respiratório, por deficiência ou ausência de O 2, com subsequente acúmulo de piruvato, sendo então convertido em lactato e/ou etanol e CO 2 pela fermentação alcoólica. PERDA PÓS-COLHEITA DE ÁGUA EM PRODUTOS HORTÍCOLAS As hortaliças iniciam acelerado processo de deterioração no momento da colheita, porém a sua velocidade é determinada pela combinação de fatores internos e externos aos órgãos vegetais. A temperatura e a umidade do ar são os fatores do meio mais importantes na determinação da extensão da vida de prateleira dos produtos hortícolas. A respiração e a produção de etileno dos produtos hortícolas são influenciadas pela temperatura e, quando ocorrem em taxas elevadas, há redução do período de conservação de frutos e S5795

4 hortaliças, porém, em frutos climatéricos como banana e maçã, estas favorecem o desenvolvimento da qualidade organoléptica ideal para o consumo. A colheita interrompe o suprimento de água para o órgão vegetal e, assim, a perda de água subseqüente por transpiração determina, em grande parte, as perdas quantitativa e qualitativa dos produtos. O murchamento e, ou, enrugamento de frutos e hortaliças são os sintomas iniciais da excessiva perda de água. Além disso, pode ocorrer o aceleramento da deterioração pelo aumento da taxa de algumas reações de origem predominantemente catabólica, como a degradação de clorofila. NATUREZA E COMPOSIÇÃO DOS PRODUTOS HORTÍCOLAS Os produtos hortícolas são oriundos de diferentes partes da planta e constituem estruturas morfológicas distintas, que podem ser classificadas em subterrâneas e aéreas. A função primária das folhas, enquanto na planta, é a produção de carboidratos pela fotossíntese. Porém, o seu potencial fotossintético é reduzido após a remoção da planta; assim, a manutenção das suas funções vitais depende dos carboidratos armazenados nos tecidos. As espécies de interesse comercial mais comuns deste grupo são o espinafre (Spinacea oleracea L.), a couve-de-folha (Brassica oleracea L. var. acephala), o repolho (Brassica oleracea L. var. capitata), a couve-chinesa (Brassica rapa L. var. pekinensis), a alface (Lactuca sativa L.), o alho-porro (Allium ampeloprasum L.) e a cebola-de-cheiro (Allium schoenoprasum L.). As hortaliças folhosas são órgãos que não armazenam quantidade expressiva de carboidratos e a falta de reserva energética reduz o potencial de armazenamento. Elas apresentam altas taxas transpiratórias e, portanto, são suscetíveis à rápida desidratação após a colheita. O conseqüente fechamento dos estômatos das folhas não elimina as elevadas taxas transpiratórias observadas em produtos como alface, espinafre, couve-defolha e cebola-de-cheiro. COMPOSIÇÃO QUÍMICA S5796

5 Os frutos e as hortaliças são importantes fontes de nutrientes na alimentação humana, apresentando teores de água que variam de cerca de 75 a 94% (Quadro 1). Embora a água seja o principal componente da matéria fresca de frutos e hortaliças, estes não toleram perdas elevadas de peso, sem que apareçam sintomas de murchamento e enrugamento da superfície. Em tubérculos, rizomas e bulbos, há necessidade de determinada perda de água imediatamente após a colheita, para assegurar menores perdas de peso ao longo do armazenamento. Frutos e hortaliças em geral são fontes de carboidratos na forma de açúcares solúveis ou amido, mas geralmente fornecem baixa quantidade de proteínas ou lipídeos (Quadro 1). Porém, em algumas variedades de abacate, o teor de lipídeos chega a atingir 20% da matéria fresca do fruto. Quadro 1 - Composição química de alguns produtos hortícolas. Produto Água Carboidratos Proteína Lipídeos _ (%) Frutos: Banana Uva Maçã Laranja Morango Tomate 75,7 22,2 1,1 0,2 81,6 15,7 1,3 1,0 84,4 14,5 0,2 0,6 86,0 12,2 1,0 0,2 89,9 8,4 0,7 0,5 93,4 2,8 0,9 Traços Hortaliças: Batata 75,8 20,8 2,1 0,1 S5797

6 Repolho Cebola Alface 91,9 4,6 1,8 0,1 92,8 5,2 0,9 Traços 93,4 2,5 2,1 0,3 Dados obtidos de Salunkhe e Desai (1984ab). EFEITOS DA PERDA DE ÁGUA A redução do peso total e o enrugamento do produto são considerados como sintomas iniciais da excessiva perda de água. Em temperatura constante, a perda de peso apresenta correlação linear inversa com a umidade relativa (quando acima de 75%) para a maioria dos frutos e das hortaliças. Além do efeito de redução do peso da matéria fresca do produto, a perda de água pós-colheita exerce profundos efeitos sobre a fisiologia dos produtos hortícolas. De maneira geral, perda de água excessiva afeta a respiração, produção de etileno, degradação de clorofila e induz alterações no padrão de síntese de proteínas. A perda de água acentuada em frutos de banana induz aumento da respiração e da produção de etileno na fase pré-climatérica (Littmann, 1972; George et al., 1982). Perdas de peso de 5% induziram aumentos de 70 e 50% na respiração e produção de etileno, respectivamente, em bananas pré-climatéricas, quando comparadas com frutos que tiveram 0,5% de perda de peso (Finger et al., 1995). PERDAS PÓS-COLHEITA A perda de peso total pós-colheita dos produtos hortícolas é resultado do somatório da perda de água pela transpiração e perda de matéria seca devida à atividade respiratória. Baseando-se nas taxas respiratórias desses produtos, vê-se que a perda de peso pela respiração situa-se entre 3 e 5% da perda total de peso observada na pós- S5798

7 colheita (Ben-Yehoshua, 1987). Portanto, a intensidade da transpiração pós-colheita determina, em grande parte, a taxa de perda de peso total dos produtos hortícolas. O nível máximo de perda de peso aceitável para produtos hortícolas varia em função da espécie e do nível de exigência do mercado consumidor. Para a maioria dos produtos hortícolas frescos, a perda de peso máxima observada sem o aparecimento de murcha ou enrugamento da superfície oscila entre 5 e 10%. O Quadro 2 apresenta dados médios de perda de peso máximas em diversos produtos hortícolas, colhidos no estádio de maturidade ideal para consumo. Esses dados demonstram que há grande variação na quantidade de perda de peso máxima estabelecida para os diferentes produtos. Brócolis e couve-flor são produtos altamente sensíveis à desidratação e não toleram perdas de peso superiores a 4%. Por outro lado, produtos como cenoura, pimentão e tomate são mais tolerantes à desidratação, admitindo perdas de peso de 7 a 8%, sem que apresentem sintomas de murcha ou enrugamento externo. Quadro 2 - Perda de peso máxima da matéria fresca, em percentagem, admitida para produtos hortícolas. Produto Perda de peso (%) Hortaliças: Brócolis Couve-flor Alface Cenoura S5799

8 Frutos: Laranja Maçã Morango Pimentão Tomate Dados obtidos de Robinson et al. (1975) e Kays (1991). UMIDADE DO AR E TEMPERATURA A umidade da atmosfera e a temperatura são variáveis controláveis no armazenamento de frutos e hortaliças; contudo, na maioria dos casos, o controle da umidade do ar é negligenciado ou manejado inadequadamente. A umidade do ar pode ser expressa de diferentes maneiras, porém as expressões mais utilizadas referem-se a umidade absoluta, umidade relativa, pressão de vapor e ponto de orvalho. Umidade absoluta - define-se como a massa de vapor de água presente em determinada quantidade de ar seco, em dada temperatura. Usualmente a umidade absoluta é expressa em g kg -1 ar seco. Umidade relativa - refere-se a razão entre a pressão de vapor de água do ar e a pressão de vapor de saturação na mesma temperatura. Normalmente é expressa em percentagem, variando de 0%, no ar seco, a 100%, em ar completamente saturado com vapor de água. Ponto de orvalho - pode ser definido como a temperatura do ar, em pressão constante, em que se inicia a condensação do vapor de água (100% de umidade relativa). A condensação de umidade sobre a superfície dos produtos hortícolas, após a sua retirada das câmaras de refrigeração, evidencia que o ponto de orvalho foi atingido no ar circundante. As relações entre temperatura e umidade são visualizadas no gráfico psicrométrico ( Figura 2). S5800

9 Figura 2 - Representação do gráfico psicrométrico. A umidade do ar é determinada pela temperatura do termômetro de bulbos seco e úmido (linha de 100% de umidade relativa), definindo assim o ponto de estado do ar atmosférico. Exemplo de definição do ponto de estado do ar atmosférico com o auxílio do gráfico psicrométrico: temperatura do bulbo seco, 25 o C; temperatura do bulbo úmido, 22 o C. Nessas condições de temperatura dos bulbos seco e úmido, a umidade relativa é de 78%; a pressão de vapor de água é de 22,5 mbar; o ponto de orvalho de 21 o C; e a umidade absoluta é de 15,2 g kg -1 ar seco. S5801

10 A combinação de ar seco com vapor de água exerce certa pressão parcial e, em determinada pressão barométrica, há correlação entre umidade absoluta e pressão de vapor, independente da temperatura. A pressão de vapor é usada como expressão do nível de umidade, e das diferenças de pressão de vapor entre dois pontos. A quantidade de vapor de água presente no ar de armazenamento exerce grande efeito sobre a taxa de movimento de água do interior do tecido para a atmosfera circundante. O gradiente de pressão de vapor entre o produto e o ar circundante determina, em grande parte, a taxa de transferência de água do produto para o ambiente (Grierson e Wardowski, 1975). Desse modo, o controle das condições de umidade do ar de armazenamento é determinante para evitar a desidratação de frutos e hortaliças em geral. Para o estabelecimento do gradiente de pressão de vapor entre o produto e o ambiente, considera-se que a umidade relativa nos espaços intercelulares e a superfície dos produtos hortícolas seja igual a 100%. Assim, um produto com temperatura de 20 o C terá uma pressão de vapor de água de 22 mbar. Nessa temperatura, a pressão de vapor de água do ambiente será dependente da umidade do ar de armazenamento, estabelecendo, assim, o gradiente de pressão de vapor e, conseqüentemente, a intensidade de perda de água do produto para o ar circundante. PERDA DE ÁGUA A taxa de perda de água pelos produtos hortícolas é função da interação entre fatores do meio e internos dos órgãos vegetais. A temperatura, umidade e velocidade do ar são fatores de meio determinantes do controle e da redução das perdas de água póscolheita em frutos e hortaliças. Porém, fatores inerentes aos produtos, como relação superfície/volume, natureza da superfície protetora e integridade física, determinam, em parte, a taxa de difusão do vapor de água do produto para o ambiente. RELAÇÃO SUPERFÍCIE/VOLUME As trocas gasosas entre determinado produto hortícola e o ambiente são influenciados pela razão entre a área e o volume do produto, ou seja, a superfície S5802

11 específica. Admitindo que a forma do produto seja constante, a superfície específica aumenta com a redução do tamanho. Logo, a perda de vapor de água por transpiração será mais elevada para produtos com maior relação superfície/volume. A relação superfície/volume varia em função do tamanho e da forma do produto hortícola (Quadro 3). Quadro 3 - Relação superfície/volume de alguns produtos de origem vegetal. Relação superfície/volume (cm 2 cm -3 ) Produto Folhas individuais, sementes pequenas Grãos de cereais 5 10 Frutos pequenos (framboesa), sementes de leguminosas 2 5 Frutos médios (morango), acelga, nozes 0,5-1,5 Tubérculos, raízes, cebolas, bananas, frutos cítricos, maçãs, pêras, pêssegos, pepinos, abóboras italianas 0,2-0,5 Repolho, inhame, abóboras maduras Dados obtidos de Kays (1991). NATUREZA DA SUPERFÍCIE PROTETORA S5803

12 A natureza e os tipos de estruturas superficiais de proteção em frutos e hortaliças afetam a taxa de perda de água. Cutículas, películas e periderme são estruturas de proteção que restringem em parte a passagem de vapor de água para o exterior dos órgãos. Cutícula - consiste na camada cerosa que recobre a superfície das células epidérmicas geralmente presentes em folhas e frutos. As ceras são formadas por diferentes lipídios esterificados, dificultando a penetração de patógenos e a passagem de vapor de água. A estrutura química das ceras parece ser mais importante que a espessura no controle da difusão do vapor de água através da cutícula. Lownds et al. (1994) observaram que houve variação de até 60% na perda de peso entre nove cultivares de pimentão quando os frutos foram armazenados em temperatura e umidade semelhantes. Essa variação sugere a existência de diferentes graus de permeabilidade das cutículas ao vapor de água entre as cultivares estudadas. Películas - estão presentes em bulbos de cebola e alho. As películas externas desses órgãos são formadas por uma a três bainhas de folhas. O secamento parcial das películas é denominado cura, pelo qual se forma uma estrutura de proteção que auxilia na manutenção da dormência, restringe o fluxo de vapor de água e dificulta a penetração de fungos e bactérias (Brewster, 1994). A cura em bulbos de cebola promove reduções na perda de peso superiores a 50%, durante o período de armazenamento, em relação à observada em bulbos não curados. Na maioria das cultivares de cebola, a cura se completa após um período de 14 a 17 dias, entre 16 e 27 o C e umidade relativa de 70-80% (Salunkhe e Desai, 1984b). CAMADA DE AR LIMÍTROFE A camada de ar limítrofe pode ser definida como uma fina camada de ar adjacente à superfície dos produtos hortícolas. A pressão de vapor de água da camada de ar limítrofe apresenta-se próxima ao equilíbrio com a pressão de vapor de água nos espaços intercelulares do produto e representa uma barreira ao movimento de gases, como vapor de água, gás carbônico, oxigênio e etileno. S5804

13 A influência do vento sobre a taxa de perda de água de produtos colhidos devese ao efeito que o movimento do ar exerce sobre a espessura da camada de ar limítrofe. A elevação da turbulência na superfície do produto reduz a espessura da camada de ar limítrofe, elevando a diferença de pressão de vapor de água entre o produto e o ambiente, com conseqüente aumento da perda de água. Porém, um movimento mínimo de ar deve ocorrer nas câmaras de armazenamento de modo a remover o calor produzido pelo produto. Correntes de ar superiores a 50 m min -1 tendem a romper o equilíbrio da camada de ar limítrofe, causando redução da umidade relativa e elevação da transpiração de frutos e hortaliças (Ben-Yehoshua, 1987). MEDIDAS DE CONTROLE DA PERDA DE ÁGUA Diversas medidas de controle da perda de água podem ser tomadas de modo a retardar ou prevenir o murchamento durante o armazenamento e a comercialização. Todas as medidas de controle da perda de água objetivam reduzir a capacidade do ar circundante de absorver vapor de água da superfície do produto. Tal efeito pode ser obtido pela redução da temperatura, elevação da umidade do ar e adição de barreiras protetoras que reduzem o movimento de vapor de água para o exterior do produto. PRÉ-RESFRIAMENTO O termo pré-resfriamento é usado para qualquer tratamento de resfriamento rápido aplicado ao produto antes do transporte, armazenamento ou processamento (Wills et al, 1998). Uma definição mais específica refere-se aos métodos através dos quais o produto é resfriado em período menor que 24 horas após a colheita, com objetivo principal de remover o calor de campo. A temperatura das hortaliças quando da colheita é próxima a temperatura ambiente e dependendo da hora do dia pode atingir 40ºC na horas mais quentes. Caso esse calor não seja removido, há intensa perda de massa fresca devido as elevadas taxas de perda de água que estão associadas a produtos com elevada relação superfície/volume como as folhasas e inflorescências. S5805

14 A taxa de resfriamento de um produto hortícola depende de: Diferença de temperatura entre o produto e o meio de resfriamento Acesso do meio de resfriamento ao produto Natureza do meio de resfriamento Velocidade de resfriamento do meio utilizado Taxa de transferência de calor do produto para o meio de resfriamento Métodos de pré-resfriamento: A. Gelo Primeiro método de pré-resfriamento utilizado Chamado de resfriamento por contato Mistura para resfriamento 40% água fria + 60% gelo + 0,1% sal B. Sala de resfriamento Colocação do produto em câmara fria de pré-resfriamento para facilitar a comercialização Sala deve apresentar ventiladores para forçar o ar frio pelo produto Velocidade do ar entre 40 a 60 m min -1 Baixo custo C. Ar forçado frio Calor do produto é removido por jato de ar frio Promove rápida remoção do calor Velocidade do ar entre 200 a 400 m min -1 Umidade do ar deve ser próxima a 100% para evitar desidratação do produto S5806

15 D. Hidroresfriamento Água como meio de resfriamento Resfriamento rápido Ausência de desidratação do produto Temperatura da água deve estar próxima a O o C Ajuda a limpar o produto Pode haver contaminação por microrganismos Sistema de imersão ou jatos de água E. Resfriamento a vácuo Baseia-se no calor latente de vaporização da água Em pressão de 760 mm Hg a ebulição da água ocorre a 100 o C; a 4,6 mm Hg ocorre a 0 o C Redução de 5 a 6 o C equivale a 1% de perda de massa fresca Produtos devem ter alta relação superfície/volume para adequado resfriamento S5807

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