Efecto de la temperatura de almacenamiento en la estabilidad del color del grano de frijol rojo Víctor Manuel Taleón Alban Honduras Diciembre, 2005 i ZAMORANO CARRERA DE AGROINDUSTRIA Efecto de la temperatura de almacenamiento en la estabilidad del color del grano de frijol rojo Proyecto especial de graduación presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero en Agroindustria en el Grado Académico de Licenciatura Presentado por: Víctor Manuel Taleón Alban Honduras Diciembre, 2005 ii El autor concede a Zamorano permiso para reproducir y distribuir copias de este trabajo para fines educativos. Para otras personas naturales o jurídicas se reservan los derechos de autor. Víctor Manuel Taleón Alban Honduras Diciembre, 2005 iii Efecto de la temperatura de almacenamiento en la estabilidad del color del grano de frijol rojo Presentado por: Víctor Manuel Taleón Alban Aprobado: ________________________ _________________________ Francisco J. Bueso, Ph.D. Raúl Espinal, Ph.D. Asesor Principal Director Carrera de Agroindustria _________________________ _________________________ Juan Carlos Rosas, Ph.D. George Pilz, Ph.D. Asesor Decano Académico _________________________ Kenneth Hoadley, D.B.A. Rector iv DEDICATORIA A mis padres y hermanos. v AGRADECIMIENTOS A mi familia por el apoyo y esfuerzo que han realizado todos estos años. A los doctores, Javier Bueso y Juan Carlos Rosas por su asesoría y dedicación. vi AGRADECIMIENTO A PATROCINADORES A la fundación Nipón por el apoyo financiero brindado. vii RESUMEN Taleón, V. 2005. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la estabilidad del color del grano de frijol rojo. Proyecto Especial de Graduación del Programa de Ingeniería en Agroindustria. Zamorano, Honduras. 32 p. El mercado de frijol en El Salvador, Honduras y Nicaragua exige generalmente granos de color rojo claro, pagando hasta un 20% más del precio en relación a un frijol rojo oscuro. Sin embargo, las variedades de grano rojo claro tienden a perder esta tonalidad en el almacenamiento, sobre todo si las condiciones son de altas temperaturas. Las antocianinas, los compuestos que dan el color rojo al grano, se degradan a mayor temperatura. Se evaluaron los cambios de color del grano de frijol rojo en dos variedades de color rojo claro: (Seda y Paraisito), dos de color rojo intermedio (Amadeus-77 y Desarrural) y una variedad rojo oscuro (Dorado), a tres temperaturas de almacenamiento (4 °C, 26 °C y 28 °C) durante siete meses. Se utilizó el instrumento colorimétrico ColorFlex HunterLab para medir la claridad, la intensidad de rojo y la intensidad de amarillo usando la escala L* a* b*. Se observó una mayor degradación del color rojo a 26 °C y 28 °C (Pr < 0.01). Todas las variedades redujeron su intensidad de rojo a 26 °C; por otro lado, las variedades Seda, Paraisito y Desarrural, redujeron su valor comercial a los 90, 120 y 150 días, respectivamente. A 28 °C, las variedades Seda y Paraisito redujeron su valor comercial a los 120 días, y la variedad Desarrural a los 180 días. Los cambios en la claridad y el color amarillo del grano no afectaron su valor comercial. Las variedades claras presentaron una mayor reducción en su color rojo que provocó un cambio en su clasificación comercial a los seis meses de almacenamiento; mientras que, las variedades intermedias y oscuras perdieron su color rojo lentamente. Palabras clave: Antocianinas, frijol seda, L*a*b*. _____________________ Francisco J. Bueso, Ph.D. viii CONTENIDO Portadilla ............................................................................................... i Autoría .................................................................................................. ii Página de firmas.................................................................................... iii Dedicatoria............................................................................................ iv Agradecimientos ................................................................................... v Agradecimiento a patrocinadores ......................................................... vi Resumen................................................................................................ vii Contenido.............................................................................................. viii Índice de cuadros .................................................................................. x Índice de figuras.................................................................................... xi Índice de anexos.................................................................................... xiii 1. INTRODUCCIÓN .............................................................................. 1 1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ........................................................ 1 1.2. ANTECEDENTES ............................................................................... 2 1.3. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO ...................................................... 2 1.4. LÍMITES DEL ESTUDIO.................................................................... 2 1.5. OBJETIVOS ......................................................................................... 3 1.5.1. Objetivo General................................................................................... 3 1.5.2. Objetivos Específicos............................................................................ 3 2. REVISIÓN DE LITERATURA......................................................... 4 2.1. COLOR................................................................................................. 4 2.2. IMPORTANCIA DEL FRIJOL ROJO EN CENTROAMÉRICA ....... 4 2.3. FRIJOL ROJO DE SEDA..................................................................... 5 2.4. CLASIFICACIÓN DEL FRIJOL ROJO .............................................. 5 2.5. ALMACENAMIENTO DE FRIJOL.................................................... 5 2.6. TESTA DEL FRIJOL ........................................................................... 6 2.7. ANTOCIANINAS ................................................................................ 6 2.8. COLORÍMETRO.................................................................................. 6 2.9. TEMPERATURA................................................................................. 6 2.10. HUMEDAD RELATIVA ..................................................................... 7 3. MATERIALES Y MÉTODOS. ......................................................... 8 3.1. MATERIALES Y EQUIPO.................................................................. 8 3.2. MÉTODOS ........................................................................................... 8 3.2.1. Experimento.......................................................................................... 8 ix 3.2.2. Muestras................................................................................................ 9 3.2.3. Análisis colorimétrico Colorflex Hunterlab.......................................... 9 3.2.4. Clasificación del valor comercial de las variedades ............................. 9 3.2.5. Análisis estadístico................................................................................ 10 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................ 11 4.1. TEMPERATURAS DE ALMACENAMIENTO ................................. 11 4.2. EFECTO DE LAS TEMPERATURAS................................................ 11 4.3. EFECTO DE LAS VARIEDADES...................................................... 13 4.3.1. Efecto de las variedades en los cambios de claridad del grano ............ 13 4.3.2. Efecto de las variedades en los cambios de color amarillo del grano... 16 4.3.3 Efecto de las variedades en los cambios de color rojo del grano.......... 19 5. CONCLUSIONES............................................................................... 25 6. RECOMENDACIONES .................................................................... 26 7. BIBLIOGRAFIA................................................................................. 27 8. ANEXOS .............................................................................................. 29 x ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1. Precios del frijol Rojo de Seda y rojo normal en El Salvador, septiembre 2005. ................................................................................... 2 2. Producción de frijol rojo en tres países de Centroamérica en el año 2004. ...................................................................................... 4 3. Rangos de color en la escala L*a*b* para frijol de grano rojo. ............ 5 4. Valores iniciales de claridad L*, rojo a* y amarillo b* y clasificación del valor comercial de las variedades evaluadas. ............ 10 5. Análisis de varianza del efecto de la temperatura en los valores de claridad, color rojo y amarillo del grano de cinco variedades de frijol rojo almacenado. .......................................................................... 11 6. Efecto de la temperatura en el color rojo del grano de cinco variedades de frijol almacenado durante 210 días. ............................... 12 7. Análisis de varianza del efecto de las variedades y temperaturas en el tiempo........................................................................................... 13 8. Días de almacenamiento del grano de frijol para disminuir su clasificación en la escala colorimétrica L*a*b*. .................................. 20 9. Velocidad de degradación en almacenamiento del color rojo de cinco variedades de frijol rojo............................................................... 23 10. Contrastes de la velocidad de la pérdida de color variedades claras y oscuras. .................................................................................... 24 xi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la pérdida del color rojo en el grano de cinco variedades de frijol. ...................................... 12 2. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de la variedad Desarrural. ....................................................... 14 3. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de la variedad Dorado. ............................................................ 14 4. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de la variedad Paraisito. .......................................................... 15 5. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de la variedad Seda.................................................................. 15 6. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de la variedad Amadeus-77..................................................... 16 7. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color amarillo del grano de frijol de la variedad Desarrural. ............................................. 17 8. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color amarillo del grano de frijol de la variedad Dorado. .................................................. 17 9. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color amarillo del grano de frijol de la variedad Paraisito. ................................................ 18 10. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color amarillo del grano de frijol de la variedad Seda. ...................................................... 18 11. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color amarillo del grano de frijol de la variedad Amadeus-77........................................... 19 12. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Amadeus-77........................................... 20 xii 13. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Dorado. .................................................. 21 14. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Paraisito. ................................................ 21 15. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Seda. ...................................................... 22 16. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Desarrural. ............................................. 22 17. Velocidad de pérdida de color rojo en función del valor inicial del color rojo (a), a 26 °C. .......................................................................... 24 18. Comportamiento de la velocidad de pérdida de color rojo en función del valor inicial del color rojo (a), a 28 °C. .......................................... 24 xiii ÍNDICE DE ANEXOS Anexo 1. Cartilla para evaluación del color del frijol rojo................................... 30 2. Temperaturas promedio diarias durante en los ambientes evaluados... 31 3. Fluctuaciones promedio diarias de temperatura en los ambientes evaluados. ............................................................................ 32 1. INTRODUCCIÓN La apertura de nuevos mercados ha provocado que los parámetros de comercialización de los productos sean más exigentes y exactos para. Por esta razón es necesario desarrollar parámetros que definan claramente los estándares de calidad exigidos por los mercados para el frijol rojo, ya que éste es uno de los principales productos alimenticios comercializados en la región por su bajo costo y alto valor nutricional (Martínez, 2004). El color es una de las principales características que el consumidor toma en cuenta al momento de comprar un producto; esto lo convierte en un factor importante al establecerse los precios de venta (Garzón, 2001). Melgar (2004) desarrolló una cartilla para evaluar el color del grano de frijol rojo, basado en una escala de triple estímulo L*a*b* (Anexo 1), con el objetivo de determinar cuantitativamente el color de las líneas mejoradas de frijol y clasificarlas según los gustos del consumidor. Muchos factores afectan la estabilidad de las antocianinas, las cuales proporcionan el color rojo a la testa del grano de frijol, incluyendo la temperatura, el pH, la concentración de antocianinas, el oxígeno, las enzimas, y la presencia de copigmentos, iones metálicos y azúcares, (Garzón, 2001). 1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Las variedades comerciales de frijol que tienen un color rojo claro (conocidas como tipo “Rojo de Seda”) son las que alcanzan mejores precios en los mercados de El Salvador, Nicaragua, Honduras y entre la población de estos países residentes en Estados Unidos (Cuadro 1). Estas variedades tienden a perder el color rojo claro durante el almacenamiento provocando una pérdida del valor comercial del producto. No se sabe cuánto se degrada el color durante su almacenamiento lo que causa que los productores no conozcan el tiempo, la variedad ni la temperatura adecuada, a las que deben almacenar su producto sin que pueda verse afectado su precio. 2 Cuadro 1. Precios del frijol Rojo de Seda y rojo normal en El Salvador, septiembre 2005. Transportista Mayorista Rojo de seda Nacional 946 990 Rojo corriente Nacional 770 814 Rojo de seda Importado 946 990 Rojo corriente Importado 770 814 Tipo de frijol Procedencia Precio en US $/TM Fuente: MAG-DGEA, El Salvador (2005). 1.2. ANTECEDENTES Choung (2003), cuantificó los niveles de antocianinas en frijol indicando que la pelargonidina es la principal antocianidina presente en la testa del frijol rojo. En un estudio realizado por Kirca (2003), se determinó que las antocianinas en concentrados de toronja se degradaban a mayores temperaturas de almacenamiento. 1.3. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO Es necesario definir el tiempo de almacenamiento del frijol rojo claro (tipo Rojo de Seda) sin que pierda la coloración deseable bajo condiciones normales de almacenamiento, ya que esto provoca una reducción en los precios afectando a los almacenadores de grano. 1.4. LÍMITES DEL ESTUDIO El tiempo de evaluación del estudio se limitó a siete meses. Sólo se pudieron evaluar tres temperaturas de almacenamiento. No fue posible determinar las cantidades de antocianinas presentes en la testa. Sólo se pudieron evaluar cinco variedades de frijol. 3 1.5. OBJETIVOS 1.5.1. Objetivo General Determinar el efecto de la temperatura de almacenamiento en el color del grano del frijol rojo durante siete meses de almacenamiento. 1.5.2. Objetivos Específicos Determinar el efecto de la temperatura en el color del frijol rojo. Determinar si los cambios en el color del grano de frijol rojo durante el almacenamiento provocan variación en su clasificación en la escala de color de Melgar (2004). Determinar el tiempo máximo de almacenamiento de frijol rojo en el cual el color del grano no cambia significativamente. Identificar la variedad de frijol rojo que es menos sensible a cambios del color del grano en su almacenamiento. 2. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1. COLOR Es el efecto de un estímulo sobre la retina, que el nervio óptico transmite al cerebro donde este último lo integra. Generalmente, el estímulo consiste en una luz reflejada (o tramitancia) por el objeto, a partir de una iluminación incidente. Los físicos con la ayuda de instrumentos (fotómetros, colorímetros) han buscado la manera de definir, medir y comparar los colores de una manera objetiva. Sus observaciones se hacen generalmente sobre soluciones transparentes, claras en las que se mide la absorbancia o tramitancia. Cuando se trata de superficies planas, mates (y no brillantes) opacas (y no traslucidas), de pigmentación homogénea, se mide la reflectancia (Cheftel et al., 1983). Los objetos modifican la luz. Los colorantes, como los tintes y pigmentos, al aplicarlos al objeto, absorben selectivamente unas longitudes de onda de la luz incidente mientras que reflejan o transmiten sus complementarias (HunterLab, 2000). 2.2. IMPORTANCIA DEL FRIJOL ROJO EN CENTROAMÉRICA El color del frijol es un parámetro muy importante en el mercado centroamericano ya que no en todos los países prefieren frijoles del mismo color. Por ejemplo, en Guatemala y Costa Rica prefieren frijoles color negro, mientras que en Nicaragua, Honduras y El Salvador prefieren frijoles de color rojo brillante (Martínez, 2004). Estos tres últimos países se convierten en un importante bloque de producción de frijol rojo (Cuadro 2). Cuadro 2. Producción de frijol rojo en tres países de C.A. en el año 2004. Producción (miles de TM) Nicaragua 223.9 Honduras 86.3 El Salvador 83.4 País Fuente: MAG-DGEA, El Salvador (2005). 5 2.3. FRIJOL ROJO DE SEDA Es la denominación que se le da al frijol que tiene un color rojo claro brillante y que alcanza los mejores precios (Cuadro 1) en Nicaragua, Honduras, El Salvador, y las personas originarias de estos países radicadas en Estados Unidos. 2.4. CLASIFICACIÓN DEL FRIJOL ROJO Melgar (2004), desarrolló una escala para clasificar el frijol rojo centroamericano (Cuadro 3), con el objetivo de ayudar a los comercializadores del producto a tener una herramienta útil para ajustar precios utilizando como parámetro el color. Con esta escala el frijol Rojo de Seda clasifica como un grado 1. Una clasificación inferior (de 2 a 9) causa una disminución en el valor comercial del producto. Cuadro3. Rangos de color en la escala L*a*b* para frijol de grano rojo. Rangos Escala Propuesta L1* L2* a1* a2* b1* b2* 1 21.2925 20.0563 14.4912 12.3400 3.8233 3.1745 2 20.0562 19.4381 12.3399 11.2643 3.1744 2.8500 3 19.4380 18.8199 11.2642 10.1886 2.8499 2.5255 4 18.8198 18.2017 10.1885 9.1129 2.5254 2.2010 5 18.2016 17.6002 9.1128 8.0372 2.2009 1.8765 6 17.6001 16.9820 8.0371 6.9615 1.8764 1.5520 7 16.9819 16.3638 6.9614 5.8858 1.5519 1.2275 8 16.3637 15.7456 5.8857 4.8101 1.2274 0.9030 9 15.7455 15.1274 4.8100 3.7344 0.9029 0.5785 Fuente: Melgar (2004). L*: 0-100 (0 es más negro y 100 es más blanco). a*: (positivo = rojo, negativo = verde). b*: (positivo = amarillo, negativo = azul). 2.5. ALMACENAMIENTO DE FRIJOL La producción de frijol en Centroamérica es estacional lo que causa que en ciertas épocas del año exista una sobreoferta del producto causando una caída de su precio. Esto obliga a almacenar el grano para poder venderlo en épocas de escasez para obtener un mejor precio. La forma tradicional de almacenar el frijol es en silos, presentándose de manera frecuente temperaturas altas y muy fluctuantes (Martínez, 2005). Esto causa un problema de oscurecimiento del grano ya que las antocianinas, que proveen el color rojo al frijol, se degradan bajo éstas condiciones. 6 2.6. TESTA DEL FRIJOL La testa es la pared celular de la célula del grano de frijol. Contiene gran cantidad de celulosa y minerales. En esta también se encuentran compuestos fenólicos que ayudan a proporcionar color al grano (Salinas, 2005). 2.7. ANTOCIANINAS Las antocianinas son compuestos pertenecientes al grupo de los flavonoides. Estos compuestos brindan coloración roja a los objetos que la contienen (Macz-Pop, 2005). Las antocianinas son los compuestos que brindan el color rojo a la testa del frijol. Las principales antocianinas que se encuentran en la testa del frijol rojo son: pelargonidina, cianidina, delfidrina y petunidina (Choung, 2003). 2.8. COLORÍMETRO El colorímetro Colorflex Hunter Lab es un aparato colorimétrico que tiene una escala de triple estímulo (L*a*b*), el eje L* mide claridad de 0-100 (0 = negro y 100 = blanco), a* (negativo = verde, positivo= rojo), y b* (negativo = azul, positivo = amarillo). Cada lectura obtenida da un valor para cada eje, detectando así las diferencias de la muestra respecto a coloración, claridad y color (HunterLab, 2000). La escala L*a*b* ha sido utilizada para medir el cambio de color provocado por la degradación de las antocianinas (Maestre, 1997). Sankat (1999) también encontró que existía una disminución en el valor de a* de 0.98 unidades/día en oscuridad y 2.01 unidades/día con presencia de luz en Pomarác (Syzygium malaccense), al mismo tiempo que se reducía la cantidad de antocianinas en la fruta. 2.9. TEMPERATURA Se sabe que la temperatura acelera los procesos metabólicos y en el caso de los polifenoles, una mayor temperatura causa modificaciones en su estructura causando cambios de color al grano (Shin, 2002). Estudios de Kirca (2002) demostraron que en concentrados de naranja la vida media de las antocianinas almacenada a 20 °C fue seis veces mayor que a 37 °C. Maestre (1997) evaluó la degradación de las antocianinas a 5 °C y a 25 °C, encontrando que a los 76 días de almacenamiento a 25 °C se había degradado el 95% de las antocianinas, mientras que a 5 °C sólo se degradó el 50%. Por otro lado, Sarkat (1999) indica que a 5 °C las antocianinas son más estables que a 28 °C. Ochoa (1999) evaluó el efecto de la temperatura en la degradación de antocianinas en fresas encontrando que a temperaturas de refrigeración las antocianinas son cinco veces más estables que a 20 °C. 7 2.10. HUMEDAD RELATIVA La humedad relativa también afecta los procesos metabólicos, ya que mientras más humedad existe en el ambiente, el producto es más propenso a ganar humedad acelerando los procesos que ocurren en la testa. Esti (2001) evaluó el efecto de la humedad relativa en la degradación de las antocianinas en cerezas a 95% de HR. 3. MATERIALES Y MÉTODOS. El estudio se realizó en el Centro de Evaluación de Alimentos de Zamorano, a 30 Km. de Tegucigalpa, Honduras, ubicado a 14 grados latitud norte y 87 grados longitud oeste, con una precipitación de 1100 mm por año y una altura de 800 msnm. 3.1. MATERIALES Y EQUIPO 1.8 kg de grano de frijol de las variedades Seda, Paraisito, Amadeus 77, Dorado y Desarrural Recipientes de plástico para guardar muestras Colorímetro Colorflex HunterLab Reston, VA Programa estadístico “Statistical Analysis System” (SAS®) v. 8.2 Cuarto frío a 4 ° C Invernadero a una temperatura promedio de 26 °C Almacén a una temperatura promedio de 28 °C Higrotermógrafo Cole Palmer Termómetro Cole Palmer 3.2. MÉTODOS 3.2.1. Experimento Se realizó un experimento bifactorial 3x5. El primer factor fue la temperatura de almacenamiento (4° C, 26 °C y 28 °C) en un refrigerador, almacén acondicionado y un silo para granos respectivamente. El segundo factor fue la variedad; se seleccionaron dos variedades de color rojo claro (Seda y Paraisito), dos de color rojo intermedio (Amadeus 77 y Desarrural), y una variedad rojo oscuro (Dorado), con el fin de estudiar el efecto de la concentración de color rojo en la degradación del mismo. Se utilizaron parcelas divididas, donde las parcelas fueron las temperaturas de almacenamiento y las sub- parcelas las variedades. Se tomaron las primeras cinco mediciones en intervalos de una semana y luego se tomaron otras seis con intervalos de un mes. 9 3.2.2. Muestras Las muestras fueron tomadas de la cosecha de diciembre del 2004 de las parcelas experimentales del Programa de Investigaciones en Frijol de la Escuela Agrícola Panamericana. Fueron cosechadas y secadas uniformemente para evitar variación en el porcentaje de humedad que pudiera afectar el experimento. Luego de alcanzar un grado de humedad adecuado para su almacenamiento (12%), se procedió a almacenarlas en cada ambiente en envases plásticos para evitar entrada de insectos y luz. El tamaño de cada unidad experimental fue de 200 g. Las temperaturas y humedades relativas fueron monitoreadas permanentemente con una frecuencia de toma de datos de dos horas en el invernadero a 26 °C y el almacén a 28 °C, para poder ver las fluctuaciones y las temperaturas máximas y mínimas diarias. Para el cuarto frío a 4 °C, se monitoreó la humedad relativa y la temperatura mensualmente ya que éstas no fluctuaban mucho. Las temperaturas utilizadas para el análisis fueron las temperaturas promedio diarias. 3.2.3. Análisis colorimétrico Colorflex Hunterlab Se colocaron las muestras en recipientes plásticos. Se tomó una sub-muestra con la copa especial transparente del Colorflex. Se colocó la copa con la sub-muestra en la región de lectura de color del Colorflex. Se corrió el software, para el análisis de la muestra. Se tomaron los datos de L* a* b*. Se ordenan los datos en el Programa de cálculo Microsoft Office Excel. Se analizaron los datos utilizando el programa estadístico “Statistical Analisis System” (SAS®) v. 8.2. 3.2.4. Clasificación del valor comercial de las variedades Al inicial la evaluación se midió el color de todas las variedades para poder clasificarlas dentro de la escala de clasificación del valor comercial del frijol rojo (Cuadro 4). 10 Cuadro 4. Valores iniciales de claridad L*, rojo a* y amarillo b* y clasificación del valor comercial de las variedades evaluadas. Valor de los ejes L a b Amadeus-77 16.91 8.53 2.00 1 Desarrural 16.76 9.66 2.46 1 Dorado 14.92 2.72 0.71 4 Paraisito 19.38 14.04 3.55 5 Seda 18.87 13.16 3.29 9 Variedad Clasificación 3.2.5. Análisis estadístico Se realizó un análisis de varianza con medidas repetidas en el tiempo usando el programa SAS versión 8.2. Para las variedades en donde se encontraron diferencias estadísticas se realizó una prueba de separación de medias utilizando la diferencia mínima de cuadrados. Se usaron las diferencias mínimas significativas de la escala propuesta por Melgar (2004) para L* a* y b* (0.6181 1.0756 y 0.3244 respectivamente), para determinar si el cambio de color del grano tuvo efectos en su clasificación en la escala. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. TEMPERATURAS DE ALMACENAMIENTO Las temperaturas del cuarto frío se mantuvieron en 4 °C, mientras que las del almacén y el invernadero sufrieron fluctuaciones durante el experimento. La temperatura promedio del almacén fue 28 °C y la del invernadero fue 26 °C, sin embargo, las temperaturas diarias fueron menos variables para el almacén que presentó temperaturas mínimas promedio de 24 °C y máximas promedio de 32 °C; mientras que, las del invernadero fueron de 18 °C y 34 °C, respectivamente (Anexo 2 y 3). La humedad relativa del ambiente también fue monitoreada, reportándose para el cuarto frío una humedad relativa de 80%, para el almacén 60% y para el invernadero de 61%. Sin embargo, no fue posible realizar un análisis del efecto de la humedad relativa ya que a pesar de la alta variación durante el día, el envase permeable no permitía un intercambio significativo de humedad con el ambiente. 4.2. EFECTO DE LAS TEMPERATURAS La temperatura no tuvo un efecto general en el cambio de la claridad en las cinco variedades (Cuadro 5). En los tres ambientes evaluados: cuarto frío (4 °C), almacén de granos (28 °C) e invernadero (26 °C) se observó un ligero aumento de la claridad (0.12, 0.35 y 0.21 unidades, respectivamente); sin embargo, éste no fue significativo (Pr = 0.53). Cuadro 5. Análisis de varianza del efecto de la temperatura en los valores de claridad (L), color rojo (a) y amarillo (b) del grano de cinco variedades de frijol rojo almacenado. Color Variedad Temperatura Variedad*temperatura Claridad ( L) 0.13 0.53 0.29 Rojo (a) <.01 <.01 0.07 Amarillo ( b) 0.38 0.08 0.10 Pr > F 12 No existió un efecto significativo (Pr = 0.08) de la temperatura en el color amarillo del grano almacenado durante los siete meses (Cuadro 5). Los mayores efectos de la temperatura se notaron en el color rojo (a), encontrándose diferencias significativas (Pr < 0.01) (Figura 1), ya que a 4 °C ninguna variedad tuvo cambios, pero a 26 °C y 28 °C todas las variedades redujeron su color rojo (Cuadro 6). Cuadro 6. Efecto de la temperatura en el color rojo del grano de cinco variedades de frijol almacenado durante 210 días. Temperatura Color rojo (a)* 4 °C 0.00ª 28 °C 1.26b 26 °C 1.60b *Las medias con distinta letra son estadísticamente diferentes (Pr < 0.05) 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 0 50 100 150 200 Días T on o ro jo (a ) 4 ° C 26 ° C 28 °C HSD: 1.08 Figura 1. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la pérdida del color rojo en el grano de cinco variedades de frijol. Como no se encontraron diferencias en el valor de la claridad y color amarillo, y sí en el color rojo a mayores temperaturas, se puede decir que los compuestos causantes del cambio en claridad y color amarillo fueron estables a las condiciones de almacenamiento del frijol. Con los resultados obtenidos se puede inferir que la reducción en el color rojo se debe a la modificación de la estructura de las antocianinas presentes en la testa del frijol que interactúan con otros compuestos a temperaturas altas. Esto también ha sido comprobado por Garzón (2001) en concentrado de fresa, en donde evaluó la degradación de la 13 pelargonidina, el compuesto que se encuentra en mayor proporción en la testa del frijol rojo (Choung, 2003), produciendo polímeros que reducen la coloración original de las antocianinas. 4.3. EFECTO DE LAS VARIEDADES En la evaluación de cada variedad en las tres temperaturas de almacenamiento se pudieron observar cambios en la claridad, color rojo y color amarillo (Cuadro 7). Cuadro 7. Análisis de varianza del efecto de las variedades y temperaturas en el tiempo. Color Tiempo Tiempo*variedad Tiempo*temperatura Claridad (L) <.01 <.01 0.19 Rojo (a) <.01 0.02 <.01 Amarillo (b) <.01 0.36 <.01 Pr > F 4.3.1. Efecto de las variedades en los cambios de claridad del grano Se observaron cambios significativos en la claridad de las variedades (Cuadro 7); este cambio fue significativo hasta el día 210 (Pr < 0.05). La variedad Paraisito fue la única que redujo su claridad (0.38 unidades), mientras que las otras cuatro variedades (Desarrural, Dorado, Amadeus-77 y Seda) aumentaron su claridad en 0.23, 0.30, 0.36 y 0.63 unidades respectivamente. La claridad de la variedad Desarrural no presentó cambios significativos en el tiempo en ninguno de los tres ambientes (Pr > 0.05); no hubo una clara tendencia ya que en ciertas mediciones aumentaba y en otras reducía su valor de color amarillo, sin llegar a tener un patrón de cambio (Figura 2). 14 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 0 50 100 150 200 Días C la ri da d (L ) . 28 °C 26 °C 4 °C HSD: 0.62 Figura 2. Efecto de la temperatura de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de la variedad Desarrural. La variedad Dorado presentó la misma tendencia que la variedad Desarrural en su valor de claridad ya que no existió un aumento o disminución marcada en su claridad en ninguno los tres ambientes, es decir no existieron cambios significativos (Pr > 0.05) (Figura 3). 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 0 50 C la ri da d (L ) . 4 °C Figura 3. Efecto de la temperatura de la variedad Dorado. La variedad Paraisito fue la que pres tiempo; sin embargo, estos cambio ambientes (Pr > 0.05) (Figura 4). HSD: 0.62 100 150 200 Días 26 °C 28°C almacenamiento en la claridad del grano de frijol de entó mayores cambios en la claridad del grano en el s no fueron significativos en ninguno de los tres 15 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 0 50 C la ri da d (L ) . 26 °C Figura 4. Efecto de la temperatur la variedad Paraisito. La variedad Seda presentó un l embargo, este aumento no fue marcado aumento al día 210 en d < 0.05), pero no provocó cambio ambientes los cambios no fueron 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 0 50 C la ri da d (L ) . 28 °C Figura 5. Efecto de la temperatur la variedad Seda. HSD: 0.62 100 150 200 Días 4 °C 28 °C a de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de igero aumento de claridad a 26 °C al primer mes; sin estable en los siguientes meses, volviéndose a ver un onde se encontró diferencia estadística significativa (Pr s en la clasificación del color del frijol. En los otros dos significativos (Pr > 0.05) (Figura 5). a HSD: 0.62 100 150 200 Días 4 °C 26 °C de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de 16 La variedad Amadeus-77 no presentó cambios en ninguno de los tres ambientes (Pr > 0.05). (Figura 6). 15.0 15.4 15.8 16.2 16.6 17.0 17.4 17.8 0 50 C la ri da d (L ) . 4 °C Figura 6. Efecto de la temperatura la variedad Amadeus-77. La claridad del frijol no fue afecta descensos que no fueron significat claridad aumentó. Los cambios q representaron un cambio en el valo el rango evaluado, debido a que fueron bajas con un rango de clarid de claridad puede ser más importa rojo o amarillo y que tengan una in el tiempo o las condiciones ambien 4.3.2. Efecto de las variedades en En el color amarillo se observar claridad, aunque por la baja cantid efecto general no fue significativo. El color amarillo de la variedad D ambientes, siendo a 26 °C en don (Figura 7). Esta disminución fue s clasificación del color del frijol. HSD: 0.32 100 150 200 Días 26 °C 28 °C de almacenamiento en la claridad del grano de frijol de da por el tiempo ya que ocurrieron leves aumentos y ivos, salvo en el caso de la variedad Seda en donde la ue se observaron en la claridad de las variedades no r comercial ya que el valor de claridad influyó poco en la intensidad de claridad de las variedades utilizadas ad inicial entre 14.85 y 19.61 unidades. La evaluación nte en variedades que no tengan valores altos de color tensidad de claridad alta que pueda verse afectada por tales. los cambios de color amarillo del grano on tendencias a disminuir más marcadas que en la ad de color amarillo que presentaron las variedades el esarrural tuvo una tendencia a disminuir en los tres de existió una disminución significativa (Pr < 0.05). ignificativa al día 180 pero no provocó cambios en la 17 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 0 50 100 150 200 Días C ol or a m ar ill o (b ) . 28 °C 4 °C 26 °C HSD: 0.32 Figura 7. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color amarillo del grano de frijol de la variedad Desarrural. La variedad Dorado tuvo una disminución constante del color amarillo salvo en el último mes en donde ocurrió un aumento en el color amarillo (Figura 8). Los cambios en ningún momento fueron significativos en ninguno de los tres ambientes (Pr >0.05). 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 1 D C ol or a m ar ill o (b ) . 28 °C Figura 8. Efecto de la temperatura d frijol de la variedad Dorado En las tres temperaturas las v significativos durantes los 210 de ev HSD: 0.32 00 150 200 ías 4 °C 26 °C e almacenamiento en el color amarillo del grano de . ariedades almacenadas no presentaron cambios aluación (Pr >0.05). (Figura 9). 18 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 0 50 C ol or a m ar ill o (b ) . 28 Figura 9. Efecto de la temper frijol de la variedad El comportamiento del colo presentó cambios significativ 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 0 50 C ol or a m ar ill o (b ) . 4 °C Figura 10. Efecto de la temp frijol de la varieda La degradación del color a variedad Dorado (Figura 11) modificar el valor comercial HSD: 0.32 100 150 200 Días °C 26 °C 4 °C atura de almacenamiento en el color amarillo del grano de Paraisito. r amarillo durante los 210 días de la variedad Seda no os (Pr >0.05) (Figura 10). 10 Día 2 eratura d Seda. marillo , no se del gran HSD: 0.32 0 150 200 s 6 °C 28 °C de almacenamiento en el color amarillo del grano de de la variedad Amadeus-77 fue similar al de la presentaron cambios significativos (Pr >0.05) para o. 19 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 0 50 100 150 200 Días C ol or A m ar ill o (b ) 4 °C 26 °C 28 °C HSD: 0.32 Figura 11. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color amarillo del grano de frijol de la variedad Amadeus-77. A pesar de haberse encontrado diferencias en el color amarillo en la variedad Desarrural almacenada en el invernadero, se puede observar que la disminución del color amarillo en las cinco variedades evaluadas no fue suficiente (Pr >0.05) para poder modificar la clasificación del valor comercial de éstas. 4.3.3. Efecto de las variedades en los cambios de color rojo del grano Los cambios del color rojo fueron más marcados que los cambios en claridad y color amarillo. Existió un efecto significativo (Pr < 0.05) de la temperatura y el tiempo en todas las variedades. Las variedades con un rojo intenso y brillante (Paraisito y Seda) tendieron a decolorarse más que la variedad retinta (Dorado) en el color rojo. Esto pudo ser a causa de una mayor concentración de antocianinas en las variedades de rojo intenso que ocasionó una reacción más rápida con el medio, perdiendo de esta forma su color rojo (Nielsen, 1993). Este comportamiento se mantuvo en las temperaturas altas causando que tres variedades (Paraisito, Seda y Desarrural) presentaran cambios en su valor comercial (Figura 12, 13 y 14). Las variedades Amadeus-77 y Dorado a pesar de tener una reducción en su intensidad de rojo, no redujeron su valor comercial a los 6 meses de almacenamiento (Cuadro 8). 20 Cuadro 8. Días de almacenamiento del grano de frijol para disminuir su clasificación en la escala colorimétrica L*a*b*. 4ºC 26ºC 28 ºC Seda > 210 120 90 Paraisito > 210 120 120 Desarrural > 210 180 150 Amadeus-77 > 210 > 210 > 210 Dorado > 210 > 210 > 210 Días de almacenamientoVariedad Las variedades Amadeus-77 y Dorado no sufrieron cambios significativos (Pr > 0.05) en su clasificación de color debido a que la poca cantidad de color rojo hizo que la velocidad de degradación fuese baja. Esto las convierte en las variedades más estables a cambios en su color rojo; sin embargo, estas variedades no son las que presentan mejores precios ya que su color inicial de color rojo es inferior. 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 0 50 C ol or r oj o (a ) 28 °C Figura 12. Efecto de la tempera de la variedad Amad HSD: 1.08 100 150 200 Días 4 °C 26 °C tura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol eus-77. 21 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 50 100 150 200 Días C ol or r oj o (a ) 28 °C 4 °C 26 °C HSD: 1.08 Figura 13. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Dorado. La variedad Paraisito fue la que tuvo mayores cambios en el color rojo, posiblemente por tener el color rojo de mayor intensidad entre las variedades evaluadas (Figura 14). Su comportamiento fue afectado por la temperatura ya que a 4 °C no tuvo cambios, pero a 26 °C y 28 °C bajó su clasificación en la escala a los 120 días (Pr < 0.05). 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 0 50 100 150 200 Días C ol or r oj o (a ) 28 °C 26 °C 4 °C HSD: 1.08 Figura 14. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Paraisito. La variedad Seda presentó un comportamiento similar al de la variedad Paraisito, ya que a 4 °C no presentó cambios durante 6 meses de almacenaje (Pr > 0.05), y a 26 °C bajó de clasificación del nivel uno al dos a los 120 días (Pr < 0.05); sin embargo, a 28 °C tuvo un cambio más acelerado bajando de clasificación a los 90 días (Pr < 0.05) (Figura 15). 22 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 0 50 100 150 200 Días C ol or r oj o (a ) 4 °C 26 °C 28 °C HSD: 1.08 Figura 15. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Seda. De las variedades que perdieron valor comercial, Desarrural fue la única que tardó más tiempo en cambiar a 28°C que a 26 °C, cambiando a los 180 y 150 días, respectivamente (Pr < 0.05) (Figura 16). 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 0 50 100 150 200 Días C ol or r oj o (a ) 26 °C 28 °C 4 °C HSD: 1.08 Figura 16. Efecto de la temperatura de almacenamiento en el color rojo del grano de frijol de la variedad Desarrural. Las tendencias en la velocidad de degradación del color (Cuadro 9), fueron estudiadas obteniendo dos ecuaciones de regresión exponencial que explican la velocidad de degradación del color rojo del grano de frijol en relación a la intensidad de color rojo inicial. 23 Cuadro 9. Velocidad de degradación en almacenamiento del color rojo de cinco variedades de frijol rojo. Variedad Valor inicial en a* Cambio diario en a* Valor inicial en a* Cambio diario en a* Paraisito 14.12 0.0134 14.08 0.0097 Seda 13.13 0.0095 12.78 0.0079 Desarrural 9.62 0.0067 10.03 0.0066 Amadeus-77 8.69 0.0050 8.34 0.0036 Dorado 2.83 0.0034 2.63 0.0022 26 °C 28 °C La ecuación para 26 °C es: y = 2.2132e0.1159x (1) y la ecuación para 28 °C es: y = 1.4724e0.1315x (2), éstas indican que por cada aumento en el valor de color rojo (a) de una muestra de frijol antes de almacenar, la velocidad de degradación del color rojo será mayor. El coeficiente de determinación (R2) para la ecuación 1 fue 0.93, que indica que el 93% de los datos se ajustan al modelo y para la ecuación 2 el coeficiente de determinación fue 0.92. Las gráficas de las dos ecuaciones se representan en las figuras 17 y 18. y = 2.2132e0.1159x R2 = 0.93 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Color rojo (a) D eg ra da ci ón u ni da de s 1 0 -3 / dí a Figura 17. Velocidad de pérdida de color rojo en función del valor inicial del color rojo (a), a 26 °C. 24 y = 1.4724e0.1315x R2 = 0.9191 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Color rojo (a) D eg ra da ci ón u ni da de s 1 0 -3 / dí a Figura 18. Comportamiento de la velocidad de pérdida de color rojo en función del valor inicial del color rojo (a), a 28 °C. Con la ecuación (1) se podrá calcular el tiempo máximo que una variedad tipo Rojo de Seda (Clasificada 1) puede permanecer almacenada bajo condiciones normales de almacenamiento en una bodega para granos a 28 °C, sin perder su valor comercial. Es claro que mientras más bajo es el color rojo inicial, más lenta será la degradación del mismo; sin embargo, ésto no significa que un frijol Rojo de Seda no pueda mantener sus características de color por más tiempo puesto que a condiciones controladas de luminosidad, humedad relativa y temperatura el producto puede perder poco color. Cuadro 10. Contrastes de la velocidad de la pérdida de color variedades claras y oscuras. 26 °C 28 °C Paraisito + Seda versus Dorado 0.01 0.01 Paraisito + Seda versus Amadeus 0.09 0.32 Pr > F Contraste En el cuadro 10 se puede observar que las variedades claras Paraisito y Seda degradaron su color rojo a una tasa significativamente más alta que la variedad Dorado. La tasa de degradación del color rojo Paraisito y Seda fue similar a la de Amadeus-77. 5. CONCLUSIONES • Ocurrieron pérdidas significativas (Pr < 0.05) del color rojo en las temperaturas más altas de almacenamiento de frijol (26 ºC y 28 ºC). A 4 ºC no ocurrieron variaciones en color. • Las variedades de color rojo claro sufrieron una pérdida más rápida del color rojo comparado con las variedades menos claras (intermedias y oscura). • La reducción de la intensidad del color rojo de las variedades Paraisito, Seda y Desarrural fue significativa, reduciéndose su valor comercial a los 90, 120 y 150 días, respectivamente. • Las variedades menos susceptibles a cambios de color fueron las variedades de color rojo intermedio (Amadeus-77) y oscuro (Dorado). 6. RECOMENDACIONES • Continuar el estudio para evaluar el cambio de color durante un año de almacenamiento. • Realizar un estudio similar, controlando otros factores como humedad relativa, luminosidad y humedad del grano, y evaluando las características sensoriales. • Evaluar el cambio de color de otras variedades claras para relacionar la cantidad de color rojo presente con la velocidad de pérdida del mismo. • Evaluar el cambio en contenido de antocianinas en relación al cambio de color del frijol rojo. • Evaluar temperaturas de almacenamiento mayores a 30 °C para encontrar una relación entre temperatura y degradación del color rojo, en un amplio rango de temperaturas. 7. BIBLIOGRAFIA Cheftel, J. Cheftel, H.; Besancon, P. 1983. Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos. 2 ed. Trad. Francisco López Capont. Edit. Acribia. Zaragoza. España. 404 p. Choung, C. 2003. Anthocyanins profiles of Korean kidneys beans (Phaseolus vulgaris L.). 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Informe de Coyuntura. enero – junio, 2003. Oficina de Políticas y Estrategias del Ministerio de Agricultura y Ganadería. 79 p. Martínez, L., Bernsten, R. y Zamora, M. 2004. Estrategias de mercado para el frijol centroamericano. Agronomía Mesoamericana 15(2):121-130. Melgar, H. 2004. Desarrollo de una escala colorimétrica digital de triple estímulo para grano de frijol rojo centroamericano. Proyecto Especial de Graduación del Programa de Ingeniería en Agroindustria. Zamorano, Honduras. 23 p. 28 Nielsen, S., Marcy, J., & Sadler, G. 1993. Chemistry of aseptically processed foods. In J. V. Chambers, & P. E. Nelson (Eds.), Principles of aseptic processing and packaging. Washington DC: Food Processors Institute. 111 p. Ochoa, M. 1999. Physical and chemical characteristics of raspberry pulp: storage elect on composition and color. Lebensm Wisconsin Technology 32:149-153. Salinas, M. 2005. 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Fluctuaciones promedio diarias de temperatura en los ambientes evaluados. 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Hora % d e H R Invernadero Almacén PORTADA PORTADILLA DEDICATORIA AGRADECIMIENTOS RESUMEN TABLA DE CONTENIDO ÍNDICE DE CUADROS ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE ANEXOS INTRODUCCIÓN REVISIÓN DE LITERATURA MATERIALES Y MÉTODOS. RESULTADOS Y DISCUSIÓN CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA ANEXOS