Quociente respiratório: inovação tecnológica para o armazenamento de maçãs em atmosfera controlada dinâmica | Repiratory quotient: technological innovation for apple storage in dynamic controlled atmosphere

The conventional controlled atmosphere storage resulted in a significant improvement in the apples quality maintenance during the last decades, however, in this storage system further losses occur. Therefore, recently a new technique for storing apples was developed, called dynamic controlled atmosphere (DCA) which is monitored by chlorophylls fluorescence emission. This system is used commercially and is known as HarvestWatchTM (HW DCA). The aim of this study was to evaluate apple fruit quality with the use of the new DCA storage method with the respiratory quotient (RQ) monitoring and compare this new system with the HW ACD and the conventional controlled atmosphere (CA). Furthermore, the effect of the combination of 1-methylcyclppropene (1-MCP) application or higher temperature with the RQ DCA were evaluate. For that, experiments were divided in four scientific articles in this thesis. Initially, different levels of the respiratory quotient were tested to control the DCA for maintain the apple quality after storage. Thereafter, the effect of the combination of 1-MCP application and elevated storage temperature for ‘Royal Gala’ and ‘Fuji Suprema’ apples, produced in Brazil, and ‘Braeburn’ apples, produced in Germany was tested. The new RQ DCA was always compared with the HW DCA and the conventional CA. The storage time and temperature were 7 to 9 months and 0.5, 1 or 1.5°C for ‘Royal Gala’ apples, 9 months and -0.5°C for ‘Fuji Suprema’, and 8 months and 1 or 3°C for ‘Braeburn’ apples, respectively. After storage, the apples were also exposed in shelf life for 7 days at 20°C. The DCA with RQ higher than 2 results in tissue damage and alcoholic taste of apples flesh, therefore, not suitable for DCA monitoring. The RQ most suitable for storage of ‘Royal Gala’ and ‘Fuji Suprema’ apples were 1.5 to 2, and for ‘Braeburn’ apples, 1.5. With these respiratory quotients, for controlling oxygen partial pressures in the DCA, the apples after storage had a lower incidence of physiological disorders and higher flesh firmness, mainly due to the reduced synthesis of ethylene and respiratory rate. The reduction in the metabolic activity is due to the ethanol production in the apples flesh under the hypoxic conditions, which leads in the inhibition of ethylene biosynthesis way and, therefore, reducing the maturation process. For ‘Royal Gala’ and ‘Fuji Suprema’ apples, the association of 1-MCP application with the RQ DCA results in lower respiratory and fermentation rate and, therefore, maintained the highest total soluble solids and titratable acids content, however, the 1-MCP application had no effect on flesh firmness in ‘Royal Gala’ apples. The incidence of physiological disorders was the same or lower if the ‘Royal Gala’ apples, produced in Brazil, was stored at 1.5°C and the ‘Braeburn’ apples, produced in Germany, was stored at 3°C than if they were stored at 1°C. Therefore, higher temperatures maintain the same apple quality during and after storage and, in addition, energy can be saved due to the lesser cold generation necessity

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

A atmosfera controlada convencional resultou em significativa melhora na manutenção da qualidade de maçãs durante as últimas décadas. Entretanto, nesse sistema de armazenagem ainda ocorrem significativas perdas. Para tanto, recentemente foi desenvolvida uma nova técnica para armazenamento de maçãs denominada de atmosfera controlada dinâmica (ACD) e monitorada pela emissão de fluorescência de clorofilas. Este sistema é utilizado comercialmente em alguns países e é conhecido como HarvestWatchTM (ACD HW). O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade de maçãs armazenadas em um novo método de ACD com monitoramento do quociente respiratório (QR) e comparar este com o sistema comercial de ACD e com a atmosfera controlada convencional (AC). Além disso, avaliar o efeito da associação de 1-metilciclopropeno (1-MCP) ou temperaturas mais elevadas à ACD sobre a qualidade das maçãs. Foram conduzidos experimentos que foram separados em quatro artigos científicos nesta tese. Inicialmente, foram monitorados diferentes quocientes respiratórios que proporcionassem melhor manutenção da qualidade das maçãs armazenadas em ACD. Em seguida verificou-se também o efeito da associação de 1-MCP e elevação da temperatura no armazenamento em ACD de maçãs ‘Royal Gala’ e ‘Fuji Suprema’ no Brasil e ‘Braeburn’ na Alemanha, sempre comparando a nova ACD QR com a ACD HW e AC convencional. O tempo de armazenamento e temperatura foi de sete a nove meses e 0,5, 1 ou 1,5°C para as maçãs ‘Royal Gala’; de nove meses e -0,5°C para as maçãs ‘Fuji Suprema’; e de oito meses e 1 ou 3°C para as maçãs ‘Braeburn’, respectivamente. Após o armazenamento, as maçãs foram expostas por 7 dias a 20°C. A ACD com QR acima de 2 resulta em danos aos tecidos e sabor alcoólico da polpa das maçãs, portanto, não indicada para monitorar a ACD. O QR mais adequado para armazenagem de maçãs ‘Royal Gala’ e ‘Fuji Suprema’ foi de 1,5 a 2 e para maçãs ‘Braeburn’ de 1,5. Nestes quocientes respiratórios para controlar a pressão parcial de oxigênio na ACD, as maçãs apresentaram menor ocorrência de distúrbios fisiológicos e maior firmeza de polpa, principalmente, devido à redução da síntese de etileno e taxa respiratória. A redução na atividade metabólica é decorrente da produção de etanol na polpa de maçãs em condições de hipóxia, que resulta na inibição da rota de síntese de etileno e, portanto, na redução do avanço do processo de amadurecimento. A associação da aplicação de 1-metilciclopropeno ao armazenamento de maçãs ‘Royal Gala’ e ‘Fuji Suprema’ em ACD resultou em menor taxa respiratória e produção de compostos da fermentação e, consequentemente, manteve maior teor de sólidos solúveis e de ácidos, entretanto, sem efeito sobre a firmeza de polpa nas maçãs ‘Royal Gala’. Maçãs ‘Royal Gala’, produzidas no Brasil, armazenadas na temperatura de 1,5°C e maçãs ‘Braeburn’, produzidas na Alemanha, a 3°C apresentaram menor ou igual ocorrência de distúrbios fisiológicos que às maçãs armazenadas em menor temperatura. Portanto, as temperaturas mais elevadas mantêm a mesma qualidade de maçãs e, além disso, tem-se o ganho na economia de energia nos sistemas de geração de frio.