INTRODUCCIÓN

La arveja (Pisum sativum L.) es una de las principales plantas cultivadas comestibles en el mundo (^{Amarakoon et al. 2012}) y es utilizada como fuente de proteína, debido a su valor nutritivo. En Colombia, Nariño es el principal productor, cuenta con un área sembrada significativa, que representa el 55,2% de la producción nacional (^{Checa Coral et al. 2017}). Es un producto que no puede ser almacenado por más de tres semanas, debido a que, a partir de la cosecha, se generan cambios en sus características físicas y valor nutritivo, los cuales, se intensifican por daños mecánicos y prácticas inadecuadas de almacenamiento, manipulación y transporte, que se traduce en pérdidas pos-cosecha y de frescura del producto (^{Andrade et al. 2016}), que ascienden al 40% de la producción.

No es posible eliminar las pérdidas pos-cosecha por completo; sin embargo, se pueden reducir, si se conoce la naturaleza del producto cosechado y el uso de las tecnologías apropiadas (^{Espinosa-Torres et al. 2010}). Una de las técnicas que permiten mantener la calidad de los productos es el uso de empaques plásticos y almacenamiento a temperaturas de refrigeración, que dependen del origen geográfico del producto y ejercen una acción modificadora sobre los procesos fisiológicos (^{Castro et al. 2003}; ^{Brasil & Siddiqui, 2018}). Los empaques plásticos utilizados en alimentos están constituidos por materiales poliméricos derivados del petróleo, presentando ventajas en cuanto a su disponibilidad, bajo costo, ligereza, versatilidad y propiedades de barrera (^{Tharanathan, 2003}), entre los cuales, se encuentran la bolsa de polietileno de baja densidad (PE-LD), envase plástico termoformado con o sin perforado (PE-HD) y bandeja de poliestireno (PS), recubiertas con películas autoadheribles de policroruro de vinilo PVC. El uso de empaques, con permeabilidad al vapor de agua, según el calibre, permiten un intercambio gaseoso, lo que disminuye el nivel de oxígeno e incrementa el dióxido de carbono, mejorando así la conservación de los productos agrícolas (^{Castro et al. 2003}). Por otro lado, el almacenamiento en refrigeración es un método que consiste en remover y minimizar el calor de los productos, proceso que permite mantener la calidad de los frutos, al reducir la intensidad respiratoria, la producción de etileno y la acción de enzimas degradantes y oxidativas (^{Muniz et al. 2017}). Dichas técnicas son adecuadas para prolongar la vida útil de las frutas y hortalizas después de la cosecha, porque retarda la maduración y el deterioro al reducir la velocidad de los procesos metabólicos (^{Brasil & Siddiqui, 2018}; ^{Kyriacou & Rouphael, 2018}).

El almacenamiento y la extensión de la vida útil están relacionados con la conservación de la calidad de los productos hortícolas frescos (^{Kyriacou & Rouphael, 2018}), en donde la apariencia, el color y la textura son algunos de los factores de calidad, que influyen en la comercialización (^{Brasil & Siddiqui, 2018}), en la escogencia y en la decisión de compra por los consumidores (^{do Nascimento, 2015}). Los granos de arveja frescos, con brillo, firmes y con ausencia de brotes, favorecen la compra; sin embargo, los brotes de arveja han ido ganando popularidad y se han convertido, en parte importante de la dieta, debido a su valor nutritivo (^{Hajare et al. 2007}). El proceso de brotación, se puede considerar como una herramienta económica, efectiva y simple para mejorar la calidad nutricional de las leguminosas (^{Swieca & Gawlik-Dziki, 2015}).

Dada la importancia del cultivo de arveja, la presente investigación tuvo como propósito evaluar diferentes empaques y temperaturas de almacenamiento y que, de alguna manera, sean asequibles para los productores y los comercializadores, además sean tecnologías sencillas y económicas de aplicar para ellos, en dos variedades de arveja, Sureña y Obonuco Andina y caracterizar la respuesta de los granos frescos, con base en algunos atributos pos-cosecha, durante el tiempo de vida útil.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización. La investigación, se llevó a cabo en las instalaciones del laboratorio de Investigación en Conservación y Calidad de Alimentos de la Facultad de Ingeniería Agroindustrial de la Universidad de Nariño - sede Torobajo, Pasto (Nariño). La materia prima que se utilizó en la investigación fue arveja (Pisum sativum L.), variedades Sureña y Obonuco Andina, en grano verde fresco. La cosecha, se realizó en la Granja Lope del Sena, ubicada en el municipio de San Juan de Pasto, departamento de Nariño, a una altitud de 2612m. s.n.m., 01°12’28’’N, 77°15’06’’W, precipitación promedio anual de 814mm, temperatura promedio anual de 13°C y humedad relativa de 73% (^{Checa Coral et al. 2017}).

Diseño experimental. Se utilizó un diseño irrestrictamente al azar (DIA) con arreglo trifactorial 3x3x2, donde el factor uno correspondió al tipo de empaque (FE), con tres niveles, así: bolsa de polietileno de baja densidad (PE-LD), envase plástico termoformado perforado (PE-HD) y bandeja de poliestireno (PS); el factor dos estuvo definido por la temperatura de almacenamiento (FT), en tres niveles: 0°C, 4°C y 18°C y el factor tres estuvo conformado por las variedades de arveja (FV), con sus dos niveles, Sureña y Obonuco Andina, para un total de 18 tratamientos, con 5 repeticiones; se contó con 90 unidades experimentales, cuyo peso fue de aproximadamente 220g cada una, con un tamaño de muestra de 19,8kg.

Variables evaluadas. En las tres condiciones de almacenamiento y tipo de empaque, se realizaron lecturas cada dos días por 16, 25 y 30 días a las variables porcentaje de brotación (PB), firmeza (F), pérdida de peso (PP) e índice de color (IC).

Porcentaje de brotación (PB). Se contó el número de granos que presentaron ruptura de la testa en los días de evaluación.

Firmeza (F). Para medir la firmeza de los granos de arveja, se utilizó un texturómetro LLOYD LS1, según la metodología descrita por ^{Zapata et al. (2010)} . Se utilizó una punta cilíndrica de 0,46mm de diámetro, con una carga de 250 Newton (N) y velocidad de 21mm min^-1.

Pérdida de peso (PP). Se determinó mediante pesaje directo con una balanza analítica marca KERN.

Índice de color (IC). El color, se evaluó mediante la determinación del índice de color IC, en un colorímetro CM5 Konica Minolta, con un observador de 10° y un iluminante D65, obtenido por la ecuación:

Donde, L = Luminancia o brillo, a = zona de variación de rojo a verde y b = zona de variación de amarillo a azul, siendo parámetros del sistema de color CIELab (^{Andrade et al. 2016}).

Constantes cinéticas (K). Con los datos del seguimiento pos-cosecha, se realizaron gráficas del comportamiento y con la linealización de las curvas, se encontraron las constantes cinéticas de velocidad de cambio (K) en los atributos evaluados, de acuerdo con modelos de orden cero y primer orden (^{Mendoza-Corvis et al. 2015}), que hace referencia a la pendiente de la ecuación.

Donde, Q: valor del atributo al tiempo t; K: constante de velocidad de orden cero; K´: constante de velocidad de primer orden.

Análisis estadístico. Se realizó un análisis de varianza mediante prueba de F (al 5% de probabilidad) a las constantes cinéticas K o K´ de las variables PB, F, PP e IC y, en el caso de diferencias estadísticas entre los tratamientos, se aplicó la prueba de comparación de múltiples medias de Tukey, al 95% de confianza.

Estimación de vida útil. Para comprobar la dependencia de las constantes cinéticas a la temperatura, a la que se lleva a cabo los cambios de atributos y para los cálculos de tiempo de vida útil, se utilizó la metodología descrita por ^{Baldizón et al. (2011)}, mediante la ecuación de Arrhenius, a la variable IC.

Donde, K = factor preexponencial; Ea = energía de activación de la reacción; R = contante ideal de los gases (8,314KJ mol-1 °K-1); T = temperatura en Kelvin.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Análisis de varianza. Se encontraron diferencias significativas (p<0,001 y p<0,05), para el efecto simple de la temperatura, en la variable firmeza, para la interacción doble empaque por temperatura, en la variable pérdida de peso; también, se evidenciaron diferencias en la interacción triple variedad por empaque por temperatura, en las variables días a brotación e índice de color (Tabla 1).

Porcentaje de brotación (PB). El comportamiento del porcentaje de brotación en el tiempo responde a una cinética de orden uno en todos los tratamientos. En la interacción variedad por empaque por temperatura, se observó que, a 0°C la variedad Obonuco Andina, empacada en PS, mostró diferencias significativas con los empaques PS-LD y PE-HD, mientras que Sureña, a la misma temperatura en PE-LD, presentó la K´ más baja respecto a los otros empaques. En almacenamiento a 4°C, las dos variedades empacadas en PS exhibieron las K´ más altas, respecto a los otros empaques, mostrando diferencias significativas. A 18°C, las variedades de arveja presentaron similar comportamiento, siendo en el empaque PE-HD donde se evidenció mayor porcentaje de brotación de los granos, en comparación con los otros empaques (Tabla 2).

El porcentaje de brotación, se puede considerar como una característica de apariencia del producto, una gran cantidad de granos brotados no es aceptada por el consumidor. Los resultados muestran que a la temperatura de 0°C se produce menor porcentaje de granos brotados en el almacenamiento (Figura 1, a); según ^{Mamilla & Mishra (2017)}, el tiempo y las condiciones de la germinación, tales como luz, temperatura y humedad, favorecen el proceso, y durante esta etapa, se producen diferentes cambios en la distribución de metabolitos secundarios. A pesar de que la brotación es una característica no deseada por el consumidor, el almacenamiento a 0°C, en empaques como PS y PE-LD, según la variedad, puede jugar un papel importante respecto al uso de la arveja, teniendo en cuenta que el proceso de brotación es favorable para sus características nutricionales, en periodos cortos de almacenamiento (^{Urbano et al. 2005}).

Firmeza (F). Los cambios de firmeza de los granos de arveja en el tiempo responden a una cinética de orden cero en cada uno de los tratamientos. El efecto simple de la temperatura mostró que los granos de arveja almacenados a 0°C presentan una constante cinética menor a las otras temperaturas de almacenamiento (K: 0°C = 0,37a, 4°C = 0,45b y 18°C = 0,89c; Diferencia honesta significativa de Tukey (p≤0,05) = 0,07), donde el cambio de firmeza es menos drástico en el tiempo que estuvieron expuestas a los tratamientos a 0°C, conservando así la firmeza de los granos.

Conforme transcurrieron los días de evaluación, se evidenció disminuciones en los valores de firmeza bajo cualquier tratamiento (Figura 1, b); por el contrario, ^{Andrade et al. (2016)} mencionan que en la etapa de almacenamiento la firmeza de la arveja tuvo un incremento gradual, debido a la pérdida de agua y a la transición de grano fresco a seco; sin embargo, ^{Elwan et al. (2015)}, en arveja dulce, mencionan que la firmeza se mantiene los primeros días de evaluación en refrigeración, después de los 21 días hay pérdida de la firmeza. El fenómeno observado se puede explicar, a través del proceso de respiración y transpiración, donde se evidencia la producción de CO₂ y agua; el CO₂ al disolverse en agua produce ácido carbónico (H₂CO₃), que aumenta la acidez del medio, originando exudado por la pérdida de la capacidad de retención de agua en los tejidos de las proteínas y conllevando a su desnaturalización; además, se podrían desencadenar reacciones de hidrólisis y glicólisis (^{Elwan et al. 2015}), como también daños en los tejidos vegetales, por el exceso de humedad dentro del contenedor, asociado a la alta presión de vapor de agua (^{Lanchero et al. 2007}).

Pérdida de peso (PP). La pérdida de peso en almacenamiento de los granos de arveja mostró una cinética de orden uno en los tratamientos. En la temperatura de 0°C, se evidenció menor pérdida de peso, representado por las K´, en el empaque PE-HD, seguido del PS y del PE-LD, independiente de la variedad de arveja. A 4°C, no se presentaron diferencias significativas entre PE-HD y PS, pero sí respecto al PE-LD. Y a la temperatura de 18°C, se registró mayor pérdida de peso en los granos de arveja de las dos variedades, mostrando diferencias el empaque PE-HD, en comparación con PE-LD y PS (Tabla 3).

Con el paso del tiempo de almacenamiento, se evidenciaron cambios en el peso de los granos (Figura 1, c), reduciendo significativamente el porcentaje de pérdida de peso a 0°C en PE-HD, similar conclusión reportaron ^{Andrade et al. (2016)} ; en granos de arveja recubiertos con películas comestibles, ^{Elwan et al. (2015)} ; ^{El-hamahmy et al. (2017)} , en arveja dulce y ^{Muy-Rangel et al. (2011)}, en garbanzo verde, con el uso de 1-MCP. La pérdida de agua libre es una de las principales causas de deterioro, ya que se originan pérdidas cuantitativas directas, así como pérdidas cualitativas relacionadas con el aspecto, pérdida de brillo y de turgencia, cambios en la textura, la consistencia y en el valor nutricional, reduciendo precios en el mercado y la aceptabilidad por el consumidor (^{Ramana et al. 2011}). ^{Parra (2014)} menciona que la pérdida de masa se incrementa a medida que aumenta la temperatura; ^{Ramana et al. (2011)} concluyen que la pérdida de peso aumenta progresivamente con el tiempo y la temperatura de almacenamiento.

Índice de color (IC). Los cambios de color (Figura 2) en las coordenadas L*, a* y b*, relacionadas en el índice de color, durante el tiempo de almacenamiento en cada uno de los tratamientos, responden a una cinética de orden cero. Para la interacción variedad por empaque por temperatura mostró que, tanto para la variedad Obonuco Andina y Sureña, almacenadas a 0°C y 4°C, en los tres tipos de empaque, no se presentaron diferencias estadísticas entre las medias de las K, evidenciando que, a estas condiciones de almacenamiento, se mantienen atributos de calidad, como el color en el tiempo de almacenamiento. A la temperatura de 18°C, la variedad Obonuco Andina, empacada en PS o PE-LD, presentó K más baja, si se compara con el empaque PE-HD y la variedad Sureña mostró una K de cambio del IC menor en empaque PS, en comparación con PE-LD y PE-HD, los cuales, no presentaron diferencias; sin embargo, hay mayor pérdida de la coloración de los granos en el tiempo, a la temperatura de almacenamiento de 18°C, lo que se puede evidenciar con la pérdida de la luminosidad de los granos (Tabla 2).

Conforme transcurren los días de evaluación, el índice de color se acerca a valores positivos. ^{Andrade et al. (2016)} reporta valores de IC entre -5 a 1, coloraciones que van del verde intenso al verde amarilloso; ^{Muy-Rangel et al. (2011)}, en garbanzo, mencionan que los tratamientos con 1-MCP y agua caliente mantienen la luminosidad de los granos los primeros días de evaluación; sin embargo, a los 12 días de almacenamiento, no hay retención del color; ^{Elwan et al. (2015)} mencionan que el color externo de la arveja dulce se ve afectado por la temperatura de almacenamiento y tipo de empaque. Según ^{Parra (2014)}, el cambio de color se atribuye a la degradación de la clorofila (debido a procesos oxidativos). Con el aumento de la temperatura los valores de K aumentaron, siendo el cambio en el color significativo. Mendoza-Corvis et al. (2015) concluyen que el efecto de la temperatura sobre el producto se evidencia con el pardeamiento de la materia prima, explicando el fenómeno observado, paso de verde intenso a verde amarilloso. Por otro lado, ^{Santos et al. (2014)} mencionan que las hortalizas pueden sufrir cambios de color durante el almacenamiento, siendo la pérdida del verdor y la aparición de una tonalidad amarillenta, un signo de inicio de la senescencia.

Estimación de vida útil. Con la ecuación de Arrhenius, se evidenció la dependencia del cambio de color en los granos de arveja almacenados a diferentes condiciones de almacenamiento, representados por las constantes cinéticas, a la temperatura. Las ecuaciones que se muestran en la tabla 4, presentaron coeficientes de determinación altos (R²>85%) (^{Brousse et al. 2014}), evidenciando un buen ajuste en cada uno de los empaques, permitieron encontrar nuevas constantes cinéticas, al despejar de cada una de las ecuaciones el valor de K y reemplazar en la temperatura el valor al cual se desea estimar tiempos de vida útil.

Con la ecuación que presentó un buen ajuste, según el R² (97,60 %) y donde se evidenció la menor K en los tratamientos para la variable IC, se reemplaza los nuevos valores de K a las temperaturas de 0, 6, 10 y 24°C (0,04; 0,07; 0,11 y 0,45, respectivamente) y se estima tiempos de vida útil para cada uno de los empaques y variedades; Q = K * t - 5,66, donde Q: Valor atributo aceptable, IC = -5,1, K: Constante de velocidad de orden cero y t = tiempo.

Tras realizar los respectivos cálculos, se encontraron estimados de 13, 7, 5 y 2 días en los tres empaques de estudio, a las temperaturas de 0, 6, 10 y 24°C, respectivamente, a excepción de la variedad Obonuco Andina, empacada en PS, que presenta 15 y 8 días estimados de vida útil, a las temperaturas de 0 y 6°C, respectivamente. ^{El-hamahmy et al. (2017)} mencionan que la arveja es una leguminosa no climatérica con una vida útil relativamente corta, debido a su estructura de parénquima, por lo que es importante maximizar el periodo de calidad aceptable de los granos, mediante buenas prácticas en la cadena de suministro (^{Kyriacou & Rouphael, 2018}).

En conclusión, el almacenamiento a temperaturas de refrigeración a 0°C en empaques que permitan el intercambio gaseoso, como las bandejas de poliestireno recubiertas con películas autoadheribles de PVC y PE-HD preformados y perforados, permitieron mantener en el tiempo, factores de calidad, como la firmeza y la apariencia, descrita por características, como el color verde, brillo, frescura y ausencia de brotes en los granos de arveja, además de disminuir la pérdida de peso. Con el seguimiento de los factores de calidad en el tiempo a diferentes temperaturas de almacenamiento y con la ecuación de Arrhenius, se estimó tiempos de vida útil. Con el uso de tecnologías económicas y asequibles, los productores y comercializadores de arveja de la región pueden minimizar las pérdidas pos-cosecha.