preditor,Coordinadordeproducción,2005-mar-abr-art-5

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RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue estudiar los principales cambios
relacionados con el proceso de maduración de frutos de zapote
negro (Diospyros digyna Jacq.) a 25±2 °C de temperatura y 65 a
70% de humedad relativa por un periodo de seis días. Los frutos
presentaron un comportamiento climatérico, definido por un au-
mento significativo de la velocidad de respiración y producción de
etileno, que alcanzaron su máximo a los 6 y 5 d después de la cose-
cha; la autocatálisis de etileno quedó establecida por el incremen-
to significativo en la actividad de la enzima ACC-oxidasa, cuyo
máximo antecedió al de etileno en 1 d. El proceso de ablandamien-
to inicial de los frutos estuvo asociado a la reducción en la firmeza
desde 31.5 N a la cosecha hasta 3.8 N en el d 6, así como a una alta
actividad de la enzima pectinmetilestearasa (PME). Hubo un in-
cremento constante en concentración de carotenoides hasta el d 4
para después disminuir como resultado de un proceso de oxida-
ción, coincidiendo con la disminución de ácido ascórbico de 180.7
a 69.8 mg 100 g−−−−−1 en el d 6. Los compuestos fenólicos fueron oxida-
dos por la enzima polifenoloxidasa (PFO), contribuyendo así al
típico color negro-café de la pulpa.
Palabras clave: Actividad enzimática, compuestos fenólicos, intensi-
dad respiratoria, polifenol oxidasa, producción de etileno.
INTRODUCCIÓN
El zapote negro (Diospyros digyna Jacq.) es un fru-to nativo del sur de México y Centroamérica quepertenece a la familia Ebenaceae, al igual que el
persimonio (Diospyros kaki) y el ébano (Diospyros
ebenum) (Martín et al., 1987). En México, esta especie
se encuentra en diversas zonas tropicales y subtropicales.
En 2001 la producción de zapote negro fue 729.2 tone-
ladas, con un valor total de 1.35 millones de pesos; los
principales estados productores fueron Tabasco, Guerre-
ro, Chiapas y Puebla (SAGARPA, 2001). El fruto es una
baya de forma globosa, cáliz persistente con 7 a 12 cm
de diámetro; el epicarpio (cáscara) es de color verde
CAMBIOS BIOQUÍMICOS Y FISIOLÓGICOS DURANTE LA MADURACIÓN DE
FRUTOS DE ZAPOTE NEGRO (Diospyros digyna Jacq.)
BIOCHEMICAL AND PHYSIOLOGICAL CHANGES DURING RIPENING OF
BLACK SAPOTE FRUIT (Diospyros digyna Jacq.)
Luis A. Arellano-Gómez, Crescenciano Saucedo-Veloz y Lourdes Arévalo-Galarza
Fruticultura. Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo, Estado de México
(sauveloz@colpos.mx) (larevalo@colpos.mx)
Recibido: Agosto, 2003. Aprobado: Enero, 2005.
Publicado como ARTÍCULO en Agrociencia 39: 173-181. 2005.
ABSTRACT
The aim of this paper was to study the main changes related to the
ripening of black sapote fruit (Diospyros digyna Jacq.) stored at
25±2 °C and 65 to 70% relative humidity for six days. The fruits
showed a climateric pattern, defined by a significant increase in
respiration rate and ethylene production, which reached their
maximum on the sixth and fifth day after harvest respectively; the
autocatalysis of ethylene was established by the significant increase
in ACC-oxidase activity, whose maximum preceded that of ethylene
by one day. The initial softening of the fruits was related to the
decrease in firmness from 31.5 N after harvest to 3.8 N on the
sixth day associated with a high activity of pectinmethylesterase
(PME). There was a constant increase of carotenoid content up to
the fourth day and later a decrease as a result of an oxidative
process which was related to the sharp decrease in the concentration
of ascorbic acid from 180.7 to 69.8 mg 100 g−−−−−1. The phenolic
compounds were oxidized by polyphenol oxidase enzyme (PPO),
thus contributing to the typical black-brown color of the pulp.
Key words: Enzymatic activity, phenolic compounds, respiration rate,
polyphenol oxidase, ethylene production.
INTRODUCTION
The black sapote (Diospyros digyna Jacq.) is a fruitnative to the south of México and Central Americathat belongs to the family of Ebanaceae, like the
persimmon (Diospyros kaki) and the ebony (Diospyros
ebenum) (Martín et al., 1987). In México, this species is
found in diverse tropical and subtropical zones. In 2001,
the production of black sapote was 729.2 tons, with a
total value of 1.35 million pesos; the principal producing
states were Tabasco, Guerrero, Chiapas and Puebla
(SAGARPA, 2001). The fruit is a globe-shaped berry,
with a persistent calyx with a diameter of 7 to 12 cm; the
epicarp (skin) is bright green at physiological ripeness
and is adhered to the pulp; the mesocarp (pulp) is brown
to black, very abundant and sweet, containing 6 to 10
seeds per fruit encased in a transparent membrane
(Morton, 1987; Martín et al., 1987). The sapote contains
mainly carbohydrates, minerals and ascorbic acid, with a
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AGROCIENCIA, MARZO-ABRIL 2005
VOLUMEN 39, NÚMERO 2
brillante en la madurez fisiológica y se encuentra adheri-
do a la pulpa; el mesocarpio (pulpa) es de color café a
negro muy abundante y dulce; contiene 6 a 10 semillas
por fruto envueltas por una membrana transparente
(Morton, 1987; Martín et al., 1987). El zapote contiene
principalmente carbohidratos, minerales y ácido
ascórbico, superando en este último a los cítricos (Miller
et al., 1998).
Por sus características organolépticas los frutos se
consumen en estado fresco; la pulpa se utiliza en la fabri-
cación de helados y paletas, para relleno en repostería y
elaboración de conservas (Miller et al., 1998). Las frutas
inmaduras tienen un color de pulpa amarillo-dorado y no
son comestibles por su marcado sabor astringente; cuan-
do madura, la pulpa se torna completamente suave y con
un color café-negro característico (Ledesma y Campbell,
2001). A pesar de su importante aceptación en diversos
mercados regionales y su gran potencial de comerciali-
zación como fruta exótica, existe escasa información so-
bre los mecanismos bioquímicos y fisiológicos relacio-
nados con su proceso de maduración, información nece-
saria para establecer sus requerimientos de manejo
postcosecha. Por lo anterior, el objetivo del presente tra-
bajo fue evaluar los cambios bioquímicos y fisiológicos
que definen el proceso de maduración de los frutos de
zapote negro.
MATERIALES Y MÉTODOS
Frutos de zapote negro en estado de madurez fisiológica, defini-
da por el tamaño, tonalidad verde-brillante de la cáscara y levanta-
miento del cáliz de la base del fruto, fueron cosechados en enero de
2002, en Coatlán del Río, Morelos, México (Altitud: 1010 m). En
las siguientes 12 h los frutos se trasladaron al Laboratorio de Fisio-
logía Postcosecha del Colegio de Postgraduados en Montecillo,
México, en cajas de cartón de 4 kg. Para el experimento se seleccio-
nó una muestra de 100 frutos sin daños ni defectos y se mantuvieron
a 25±2 °C y con 65 a 70% de humedad relativa durante 6 d, conside-
radas como condiciones de maduración. Durante el periodo mencio-
nado, se realizó la determinación de las variables que se describen
enseguida.
Intensidad respiratoria y
producción de etileno
Se determinó por cromatografía de gases, de acuerdo con el mé-
todo estático (Salveit y Sharaf, 1992), utilizando un cromatógrafo
de gases (Hewlett Packard 5890 Serie II) equipado con un detector
de conductividad térmica (TCD) y un detector de ionización de
flama (FID). Esta determinación se realizó con diez frutos enteros
colocados en pares en diferentes recipientes con volumen conocido
y cerrados herméticamente durante 1 h, y hubo un total de cinco
repeticiones. Cada 12 h se tomó una muestra de 1 mL del espacio de
cabeza y se inyectó en el cromatógrafo utilizando estándares de
higher content of the latter than the citrus fruits (Miller,
et al., 1998).
Due to its organoleptic characteristics, the fruit is
consumed while fresh; the pulp is used in the elaboration
of ice cream and popsicles, for filling in desserts, and in
the making of preserves (Miller et al., 1998). The unripe
fruit have a golden yellow colored pulp and are not edible
due to its highly astringent taste; when ripe, the pulp
becomescompletely soft and with a characteristic brown-
black color (Ledesma and Campbell, 2001). Despite its
wide acceptance in diverse regional markets and its great
potential of commercialization as an exotic fruit, there is
little information available regarding the biochemical and
physiological mechanisms related to its ripening process,
information necessary for establishing its requirements
of postharvest management. Thus, the objective of the
present study was to evaluate the biochemical and
physiological changes that define the ripening process of
the black sapote fruit.
MATERIALS AND METHODS
Black sapote fruits in the stage of physiological ripeness, defined
by size, brilliant green tone of the skin and raised calyx of the base of
the fruit, were harvested in January of 2002, in Coatlán del Río,
Morelos, México (Altitude: 1010 m). During the following 12 h the
fruits were transported to the Laboratorio de Fisiología Postcosecha
of the Colegio de Postgraduados in Montecillo, México, in 4 kg
cardboard boxes. For the experiment, a sample of 100 undamaged
fruits free of defects was selected and maintained at 25±2 °C and 65 to
70% relative humidity during 6 d, considered as ripeness conditions.
During the aforementioned period, the variables described below were
determined.
Respiratory intensity and ethylene production
It was determined by gas chromatography, according to the static
method (Salveit and Sharaf, 1992), using a gas chromatograph (Hewlett
Packard 5890 Series II) equipped with a thermic conductivity detector
(TCD) and a flame ionization detector (FID). This determination was
carried out with ten whole fruits placed in pairs in different recipients
of known volume and hermetically closed during 1 h, with a total of
five repetitions. Every 12 h a 1 mL sample was taken from the head
space and was injected in the chromatograph using standards of
ethylene (10mg L−−−−−1) and carbon dioxide (500 mg L−−−−−1). The results of
the respiratory intensity were reported as mL CO2 kg
−−−−−1 h−−−−−1, and those
of ethylene production in µL C2H4 kg
−−−−−1 h−−−−−1.
Firmness
It was determined by means of a Chatillon model FDV-30
texturemeter with a 0.7 diameter conical support, measuring the force
(Newtons) necessary for penetrating the pulp. This variable was
evaluated daily in five whole fruits in which 1 cm was eliminated from
CAMBIOS BIOQUÍMICOS Y FISIOLÓGICOS DURANTE LA MADURACIÓN DE FRUTOS DE ZAPOTE NEGRO (Diospyros digyna Jacq.)
175ARELLANO-GÓMEZ et al.
etileno (10 mg L−1 ) y dióxido de carbono (500 mg L−1 ). Los resul-
tados de intensidad respiratoria se reportaron como mL CO2 kg
−1
h−1, y los de producción de etileno en µL C2H4 kg
−1 h−1.
Firmeza
Se determinó mediante un texturómetro Chatillon modelo FDV-
30 con puntal cónico de 0.7 cm de diámetro, midiendo la fuerza
(Newtons) necesaria para penetrar la pulpa. Esta variable se evaluó
diariamente en cinco frutos enteros en los cuales se eliminó 1 cm del
epicarpio en lados opuestos de la parte media, realizando dos medi-
ciones por fruto.
Pérdida de peso
Para esta variable se utilizó un lote de 10 frutos, pesados indivi-
dualmente cada dia durante la maduración. Las pérdidas de peso acu-
muladas se midieron en porcentaje (%) respecto al peso inicial de los
frutos, en cada periodo de evaluación.
Carotenoides totales
Se usó el método de Ting y Rouseff (1986). Los pigmentos se
extrajeron de muestras de 20 g de pulpa, se adicionó 70 mL de
acetona y se dejó reposar por 12 h. La mezcla se filtró, se colocó
en un embudo de separación de 500 mL y se añadió 20 ml de
hexano y 100 mL de agua destilada; se agitó y dejó reposar las
fases: la fase superior contiene los carotenoides y la inferior
acetona. El extracto de carotenoides (en hexano) se lavó con agua
hasta eliminar el olor a acetona y en este extracto se midió la
absorbancia a 452 nm en un Spectronic 20. El contenido (mg 100
g−1) de carotenoides se calculó a partir de una curva patrón de β
caroteno.
Ácido ascórbico
Se determinó con base en el método del 2, 6 diclorofenol
indofenol (AOAC, 1990). Diariamente se tomaron cinco muestras
(5 g de pulpa), se homogeneizaron con 50 mL de ácido oxálico (5 g
100 mL−1), se tomó una alícuota de 5 mL que se tituló con la solu-
ción de Tillman hasta que el color rosa permaneció visible por 1
min. La cantidad (mg 100 g−1) de ácido ascórbico se calculó por
referencia con soluciones de ácido ascórbico de concentración co-
nocida.
Fenoles totales
Se utilizó la técnica descrita por Litwack (1967), en la que 0.1 g
de polvo de acetona se mezclan con 4 mL de solución extractora, se
centrifugó (700 xg 15 min), se agregó 10 mL de Na2CO3 e incubó
(38 °C 15 min); se tomó 1 mL y agregó 3.5 mL de H2O y 0.5 mL del
reactivo Folin-Ciocalteau. La lectura se realizó a una absorbancia de
660 nm (datos en mg 100g−1), tomando como referencia la curva
estándar de fenol.
the epicarp in opposite sides of the middle part, with two measurements
per fruit.
Weight loss
For this variable, a lot of 10 fruits was used, which were
individually weighed each day during ripening. The accumulated
weight losses were measured in percentage (%) with respect to the
initial weight of the fruits, in each evaluation period.
Total carotenoids
The method employed was that described by Ting and Rouseff
(1986). The pigments were extracted from samples of 20 mg of pulp,
70 mL of acetone was added, and left to sit for 12 h. The mixture was
filtered, placed in a 500 mL separation funnel, adding 20 ml of hexane
and 100 mL of distilled water; it was agitated and the phases were left
to sit; the upper phase contains the carotenoids and the lower phase
acetone. The extract of carotenoids (in hexane) was washed with water
until the odor of acetone was eliminated, and in this extract the
absorbance was measured at 452 nm in a Spectronic 20. The content
of carotenoids (mg 100 g−−−−−1) was calculated from a pattern curve of β-
carotene.
Ascorbic acid
It was determined based on the 2, 6 dichlorophenol indophenol
method (AOAC, 1990). Five samples were taken daily (5 g of pulp),
homogenized with 50 mL oxalic acid (5 g 100 mL−−−−−1), and an aliquot
of 5 mL was taken, and then titled with the Tillman solution until the
pink color remained visible for 1 min. The amount (mg 100 g−−−−−1) of
ascorbic acid was calculated by reference to solutions of a known
concentration of ascorbic acid.
Total phenols
The technique described by Litwack (1967) was used, in which
0.1 g of acetone powder is mixed with 4 mL of extracting solution,
then it was centrifuged (700 xg 15 min), 10 mL of Na2CO3 were added,
and it was incubated (38 °C 15 min); 1 mL was taken and 3.5 mL H2O
and 0.5 mL of the Folin-Ciocalteau reactive were added. The reading
was made at an absorbance of 660 nm (data in mg 100 g−−−−−1), taking the
standard phenol curve as reference.
Activity of the ACC
oxidase enzyme
 This was determined by the method described by Serrano et al.
(1991), for which 2 mL of Hepes-Tris buffer solution (25 Mm; pH=7.5)
and ACC (1mM) were added to 0.4 g of pulp in vials of 25 mL, which
were placed in a double boiler (30 °C, 2 h); 1 mL of gas was taken
from the head space and injected in the gas chromatograph. The results
are reported as the amount of ethylene produced per gram of pulp (µL
C2H2 . g
−−−−−1 h−−−−−1).
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AGROCIENCIA, MARZO-ABRIL 2005
VOLUMEN 39, NÚMERO 2
Actividad de la enzima ACC oxidasa
Se determinó por el método descrito por Serrano et al. (1991),
para lo cual a 0.4 g de pulpa se agregó 2 mL de solución
amortiguadora Hepes-Tris (25 mM; pH=7.5) y ACC (1 mM) en viales
de 25 mL que se colocaron en baño María (30 °C, 2 h); se tomó 1 mL
de gas del espacio de cabeza e inyectó en el cromatógrafo de gases.
Los resultados se reportan como la cantidad de etileno producido por
gramo de pulpa (µL C2H2 . g
−1 h−1).
Actividad de la enzima
pectinmetilestearasa (PME)
Se utilizó el método de Ranganna (1979). Se hizoreaccionar la
pulpa con pectina cítrica como sustrato, y por ajuste de pH a 7.5
durante 30 min se cuantificaron los grupos metoxilo, desdoblados
por la enzima, por gramo de sólidos solubles o °Brix (mg metoxilo
100 g−1).
Actividad de la enzima fenilalanina
amonialiasa (FAL)
Se midió utilizando el método de Martínez-Téllez y Lafuente
(1997). A 0.4 g de polvo de acetona se agregaron 15 mL de 0.1M
amortiguador borato de sodio (pH 8.8), con 20 mM de β-
mercaptoetanol; se centrifugó la mezcla (25000 xg, 20 min) y se agre-
gó sulfato de amonio hasta saturación. El precipitado se disolvió con
4.5 mL de acetato de amonio 0.1 M (pH 7.7), con 20 mM β-
mercaptoetanol, e incubó (2 h, 40 °C). La actividad de FAL
(picokatales por gramo de peso seco, pkat g−1 PS) se determinó en la
solución con 2 mL de extracto enzimático purificado y 0.6 mL de
fenilalanina 100 mM.
Actividad de la enzima polifenol oxidasa (PFO)
Se cuantificó mediante la metodología de Jingwei y Paull (1997).
A 0.2 g de polvo de acetona se agregaron 5 mL de solución extractora,
se centrifugó la mezcla (10000 xg, 4 °C, 10 min). Se tomaron 80 µL
de sobrenadante y se adicionaron 5 mL de catecol (60 mM); se tomó
una lectura (490 nm), se incubó la mezcla en baño María (40 °C, 5
min) y se leyó la absorbancia. Los valores se reportan como el incre-
mento en absorbancia en 0.01 unidades por minuto en peso seco
(∆A490nm .min
−1 g−1 PS).
Diseño experimental y análisis estadístico
Los datos de respiración y producción de etileno se graficaron en
función del tiempo de muestreo, calculando la media y desviación
estándar. Durante el periodo de evaluación se tomaron aleatoriamente
cinco frutos diariamente (cada fruto se consideró una repetición) para
su análisis. A los resultados para cada variable se les realizó un análi-
sis de varianza (diseño completamente al azar), y las medias se com-
pararon con la prueba de Tukey (p≤0.05). Se calcularon también co-
eficientes de correlación de Pearson entre variables.
Activity of the enzyme pectinmethylesterase (PME)
The Ranganna method (1979) was used. The pulp was made to
react with citric pectin as substrate, and by adjustment of pH to 7.5
during 30 min the methoxyl groups were quantified, unfolded by the
enzyme, per gram of solid solubles or °Brix (mg methoxyl 100 g−−−−−1).
Activity of the enzyme phenylalanine
amonialyase (PAL)
This was measured by the Martínez-Téllez and Lafuente method
(1997). To 0.4 g of acetone powder, 15 mL of 0.1M sodium borate
buffer (pH 8.8) were added, with 20 mM of β-mercaptoethanol, and
incubated (2 h, 40 °C). The activity of PAL (picokatals per gram of
dry weight, pkat g−−−−−1 PS) was determined in the solution with 2 mL of
purified enzymatic extract and 0.6 mL of phenylalanine 100 mM.
Activity of the enzyme
polyphenol oxidase (PPO)
This was quantified by means of the Jingwei and Paull
methodology (1997). To 0.2 g of acetone powder, 5 mL of extracting
solution were added, and the mixture was centrifuged (10000 xg,
4 °C, 10 min). Then, 80 µL of supernatant were taken and 5 mL of
catechol (60 mM) were added; a reading was made (490 nm), the
mixture was incubated in a double boiler (40 °C, 5 min) and the
absorbancy was read. The values are reported as the increase in
absorbance in 0.01 units per minute in dry weight (∆A490nm .min
−1
g−1 PS).
Experimental design and statistical analysis
The data of respiration and ethylene production were graphed in
function of the time of sampling, calculating the mean and standard
deviation. During the evaluation period five fruits were taken each
day randomly (each fruit was considered a replication) for analysis.
The results for each variable were subjected to an analysis of variance
(completely randomized design), and the means were compared with
Tukey’s test (p≤0.05). Pearson’s correlation coefficient among
variables were also calculated.
RESULTS AND DISCUSSION
The ripening process of the fruits presented a
climateric behavior marked by a high production of CO2
and ethylene, the climateric maximum occurring on d 6
(367.3 mL CO2 kg
−1 h−1) and 5 d (480.7 µL C2H2 kg
−1
h−1) after harvest (Figure 1); the fruits reached the
organoleptic characteristics of consumption on the d 5.
The climateric elevation of CO2 initiated 24 h after
harvest, with a slight decrease at 72 h, until reaching
the maximum on d 5. The high respiratory intensity
presented during ripening allows this fruit to be classified
as highly perishable (Kader, 1992). The production of
CAMBIOS BIOQUÍMICOS Y FISIOLÓGICOS DURANTE LA MADURACIÓN DE FRUTOS DE ZAPOTE NEGRO (Diospyros digyna Jacq.)
177ARELLANO-GÓMEZ et al.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El proceso de maduración de los frutos presentó un
comportamiento climatérico marcado por una alta pro-
ducción de CO2 y etileno, ocurriendo el máximo
climatérico en el d 6 (367.3 mL CO2 kg
−1 h−1) y 5 d
(480.7 µL C2H2 kg
−1 h−1), después de la cosecha (Figura
1); los frutos alcanzaron las características organolépti-
cas de consumo en el 5 d. La elevación climatérica de
CO2 se inició 24 h después de la cosecha, con una ligera
disminución a las 72 h, hasta alcanzar el máximo en el d
5. La alta intensidad respiratoria presentada durante la
maduración permite clasificarlo como un fruto altamen-
te perecedero (Kader, 1992). La producción de etileno
fue elevada en relación con la de otros frutos
climatéricos del mismo género, como el persimonio, lo
cual es importante con fines de compatibilidad de cargas
durante el almacenamiento o transporte (Itamira et al.,
2003). La evaluación de la actividad de ACC oxidasa,
que cataliza la oxidación de 1-aminociclopropano 1-
carboxílico (ACC) a etileno en la última etapa de la
biosíntesis de esta hormona, no presentó cambios signi-
ficativos durante los primeros 3 d; sin embargo, al igual
que el etileno, tuvo un incremento sustancial a partir del
d 4, lo que confirma su participación en el metabolismo
de dicha hormona y en la maduración de los frutos de
zapote negro (Terai y Mizuno, 1985). Según Nakano et
al. (2003a), cuando el fruto de persimonio está unido al
árbol, mantiene la continuidad vascular para recibir agua
que compensa las pérdidas por transpiración, por lo que,
al desprenderlo del árbol, experimenta estrés hídrico que
induce la producción de etileno. Esta fitohormona se
produce inicialmente en el cáliz y posteriormente se di-
funde a otros tejidos provocando la autocatálisis de la
misma, que lleva al desarrollo de la maduración. Lo an-
terior explica la relación entre producción de etileno y
pérdidas de peso.
La firmeza presentó una disminución paulatina desde
31.5 N, a la cosecha, hasta 3.8 N en el d 6 (Cuadro 1),
coincidiendo este último con síntomas de senescencia.
Los cambios significativos en firmeza ocurrieron a par-
tir del d 3, coincidiendo con el inicio de la elevación
climatérica de etileno, lo que sugiere esta hormona se
encuentra involucrada con el proceso de ablandamiento
del fruto; un comportamiento similar en persimonio ha
sido reportado por Nakano et al (2003b).
La actividad de la enzima pectinmetilestearasa (PME)
tuvo una disminución significativa durante los primeros
4 d después de la cosecha, pero en el d 5 se incrementó
significativamente coincidiendo con el pico en la produc-
ción de etileno (Cuadro 1). Asimismo, se encontró una co-
rrelación positiva entre la actividad de PME y producción
de etileno (0.72) (Cuadro 3), sugiriendo que dicha enzima
es activada por la hormona vegetal. Al respecto, Awad y
ethylene was high in relation to that of other climateric
fruits of the same genus, such as the persimmon, which
is important for purposes of cargo compatibility during
storage or transport (Itamira et al., 2003). The evaluation
of the activity of ACC oxidase, which catalyzes the
oxidation of 1-aminocyclopropane 1-carboxylic (ACC)
to ethylene in the last stage of the biosynthesis of this
hormone, did not present significant changes during the
first 3 d; however, as with ethylene, it had a substantial
increasefrom d 4, which confirms its participation in
the metabolism of this hormone and in the ripening of
the black sapote fruits (Terai and Mizuno, 1985).
According to Nakano et al. (2003a), when the
persimmon fruit is attached to the tree, it maintains its
vascular continuity for receiving water, which
compensates the losses by transpiration, thus, when
detached from the tree, the fruit undergoes hydric stress
which induces the production of ethylene. This
phytohormone is produced initially in the calyx and is
later spread to other tissues, causing its autocatalysis,
which leads to the development of ripening. This
explains the relationship between ethylene production
and weight losses.
The firmness presented a gradual decrease from
31.5 N, at harvest, to 3.9 N on the d 6 (Table 1), the latter
coinciding with symptoms of senescence. The significant
changes in firmness occurred from d 3, coinciding with
the start of the climateric elevation of ethylene, which
suggests that this hormone is involved in the process of
Figura 1. Intensidad respiratoria y producción de etileno durante
la maduración de frutos de zapote negro a 25±2 °C.
Medias±DE para n=5.
Figure 1. Respiratory intensity and ethylene production during
ripening of the fruits of black sapote at 25±2 °C.
Means±SD for n=5.
Dias después de la cosecha
0 1 2 3 4 5 6
0
250
500
750
1000
0
100
200
300
400
500
600
In
te
ns
id
ad
 r
es
pi
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to
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a 
(m
L
 C
O
 k
g
 h
)
2
1
−
−
1
P
roducción de etileno (
L
 C
H
 kg
 h
)
µ
2
4
1
−
−
1
CO
Etileno
2
178
AGROCIENCIA, MARZO-ABRIL 2005
VOLUMEN 39, NÚMERO 2
Young (1979) mencionan que durante la maduración de
algunos frutos la enzima PME puede presentar poca acti-
vidad por estar separada del sustrato o ser inhibida por
ácidos fenólicos. En el presente estudio, la concentración
de fenoles totales fue alto durante los primeros 3 d de al-
macenamiento (Cuadro 2), pudiendo esto explicar la baja
actividad de PME inicial y su incremento durante el pro-
ceso de maduración, cuando el contenido de fenoles tota-
les se redujo en poco más de 80%. El aumento de la activi-
dad de PME en el d 5 y pérdida sustancial de firmeza en el
d 6, puede estar relacionado con que PME actúa principal-
mente en la desesterificación de las pectinas para preparar
el substrato para la hidrólisis efectuada por la enzima
poligalacturonasas (PG) (Awad y Young 1979).
La concentración de carotenoides totales presentó
un incremento constante en su síntesis durante los pri-
meros 4 d de maduración, desde 13.06 a 13.32 mg
100 g−1, para disminuir hasta 11.58 y 7.29 mg 100 g−1
en la madurez para consumo (d 5) y senescencia (d 6),
(Cuadro 1). La oxidación es la principal causa de la de-
gradación de los carotenoides (Fennema, 1985), ya sea
por la presencia de oxígeno activo producido en los
cloroplastos durante la fotosíntesis (Leshem, 1981) o
por la acción de enzimas lipoxigenasas; dicha oxida-
ción se reduce por la presencia de antioxidantes como
el ácido ascórbico (Cuadro 1). Lo anterior explica la
Cuadro 1. Cambios en las características físicas y bioquímicas del fruto de zapote negro (Diospyros digyna) durante el proceso de madura-
ción a 25±2 °C.
Table 1. Changes in the physical and biochemical characteristics of the black sapote fruit (Diospyros digyna) during the ripening process at
25±2 °C.
Días después de cosecha
Variables
1 2 3 4 5 6
Firmeza (N) 31.5 a 30.6 a 22.5 b 21.7 b 21.0 b 3.8 c
Pérdida de peso (%) 0 f 1.74 e 3.34 d 4.80 c 6.58 b 8.19 a
Carotenoides totales (mg 100g−−−−−1) 13.06 b 13.70 b 14.29 b 16.32 a 11.58 c 7.29 d
Clorofila total (mg 100 g−−−−−1) 0.891a 0.388 b 0.292 c 0.280 c 0.269 c 0.258 c
Ác. ascórbico (mg 100 g−−−−−1) 180.7 a 159.5 b 149.8 c 134.6 d 90.19 e 69.8 f
ACC oxidasa (µL C2H2 kg
−−−−−1 h−−−−−1) 23.95 b 24.74 b 22.18 b 37.59 a 17.19 c 15.42 c
Actividad de PME (mg metoxilo 100 g−−−−−1) 515.1 b 489.5 bc 470.5 c 424.6 d 621.7 a 452.3 c
Actividad de FAL (pkat 100g−−−−−1) 771.81a 708.81 a 420.04 c 520.49 b 91.96 d 63.41e
a, b, c, d, e, f, Medias con letras diferentes en una misma hilera, son estadísticamente diferentes (p≤0.05).
softening of the fruit. A similar behavior in persimmon
has been reported by Nakano et al. (2003b).
The activity of the enzyme pectinmethylesterase
(PME) had a significant decrease during the first 4 d
after harvest, but on d 5 it increased significantly,
coinciding with the peak in the production of ethylene
(Table 1). Likewise, a positive correlation was found
between the activity of PME and the production of
ethylene (0.72) (Table 3), suggesting that this enzyme
is activated by the plant hormone. To this respect, Awad
and Young (1979) mention that during the ripening of
some fruits the enzyme PME may present little activity
due to being separated from the substrate or being
inhibited by phenolic acids. In the present study, the
concentration of total phenols was high during the first
3 d of storage (Table 2), which may explain the initial
low activity of PME and its increase during the process
of ripening, when the content of total phenols was
reduced by a little over 80%. The increase in activity of
PME on d 5 and substantial loss of firmness on d 6,
could be related to the fact that PME acts mainly in the
de-esterification of the pectins for preparing the substrate
for the hydrolisis produced by the enzyme
polygalacturonasas (PG) (Awad and Young, 1979).
The concentration of total carotenoids presented a
constant increase in its synthesis during the first 4 d of
Cuadro 2. Actividad de polifenoloxidasa (PFO) y contenido de fenoles totales en la pulpa de frutos de zapote negro durante su maduración
a 25±2 °C.
Table 2. Activity of polyphenoloxidase (PPO) and content of total phenols in the pulp of black sapote fruit during ripening at 25±2 °C.
Días después de cosecha
 Variables
1 2 3 4 5 6
Polifenol oxidasa (A490 nm min
−1) 8.0 b 8.5 b 8.0 b 14.3 a 14.7 a 12.2 a
Fenoles totales (mg 100 g−1) 28.94 a 23.24 a 20.93 a 4.51 b 3.45 b 4.36 b
a, b, Medias con letras diferentes en una misma hilera, son diferentes (p≤0.05).
CAMBIOS BIOQUÍMICOS Y FISIOLÓGICOS DURANTE LA MADURACIÓN DE FRUTOS DE ZAPOTE NEGRO (Diospyros digyna Jacq.)
179ARELLANO-GÓMEZ et al.
Cuadro 3. Correlaciones entre variables durante la maduración de frutos de zapote negro (Diospyros digynia) a 25±2 °C.
Table 3. Correlations among variables during the ripening of black sapote fruit (Diospyros digyna) at 25±2 °C.
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11
X1 1.00 0.61 −0.61 −0.90 −0.87 −0.65 −0.85 0.11 0.54 −0.76 0.86
0.01 0.01 <.00 <.01 <.00 <.00 0.54 0.02 <.00 <.01
X2 1.00 −0.34 −0.54 −0.35 −0.81 −0.61 0.72 0.82 −0.39 0.74
0.06 0.01 0.05 <.00 0.03 0.02 <.00 0.03 <.01
X3 1.00 0.41 0.82 0.01 0.65 −0.52 0.12 0.37 −0.37
0.02 <.01 0.95 <.01 0.03 0.49 0.04 0.03
X4 1.00 0.71 0.76 0.90 0.14 −0.60 0.86 −0.95
<.01 <.00 <.01 0.44 0.04 <.01 <.01
X5 1.00 0.26 0.74 −0.18 −0.13 0.62 −0.59
0.16 <.01 0.32 0.47 0.02 0.01
X6 1.00 0.75 −0.06 −0.95 0.60 −0.89
<.01 0.72 <.01 0.04 <.00
X7 1.00 −0.10 −0.45 0.80 −0.91
0.58 0.01 <.01 <.01
X8 1.00 0.15 0.10 0.03
0.42 0.27 0.83
X9 1.00 −0.44 0.74
0.01 <.01
X10 1.00 −0.80
<.01
X11 1.00
X1 = producción de CO2 (mL CO2 kg
−1 h−1); X2 = producción de etileno (µL C2H2 kg
−1 h−1); X3 = actividad de ACC oxidasa (µL C2H2 kg
−1 h−1); X4
= ácido ascórbico (mg 100g−1); X5 = carotenoides totales (mg 100g
−1); X6 = contenido de fenoles totales (mg 100g
−1); X7 = actividad de
fenilalanina amonialiasa (FAL) (pkat 100 g−1); X8 = actividad de pectinmetilestearasa (PME) (mgmetoxilo 100
 g−1); X9 = actividad de
polifenoloxidasa (PFO) (A 490 nm min
−1); X10 = firmeza (N); X11 = pérdida de peso (%).
pérdida gradual de carotenoides después del d 4 de ma-
duración, cuando el fruto presenta una disminución
significativa de ácido ascórbico. Se encontró una corre-
lación positiva entre carotenoides totales y ácido
ascórbico (0.71) (Cuadro 3). Además, el aumento en la
respiración durante el climaterio provoca la síntesis de
un gran número de enzimas, entreellas lipoxigenasas,
que conjuntamente con el oxígeno provocarían la de-
gradación de los carotenoides (Seymour et al., 1993;
Badui, 1990).
La concentración de ácido ascórbico durante la ma-
duración presentó una disminución progresiva desde
180 mg 100 g−1 en el d 1 hasta 69.8 mg.100 g−1 en el d
6, una pérdida aproximada de 62% con cambios signifi-
cativos diarios (Cuadro 1). El ácido ascórbico es muy
inestable y su degradación se da por oxidación en pre-
sencia de oxígeno o por acción de la enzima ácido
ascórbico oxidasa, llegando a producir pigmentos oscu-
ros (Badui, 1990; Bidwell, 1990). Este comportamiento
permite suponer que la oxidación del ácido ascórbico
presente en la pulpa de zapote negro pudiera ser uno de
los factores que interviene en el oscurecimiento de la
pulpa durante la maduración.
La concentración de fenoles totales tuvo una dismi-
nución significativa y continua durante la maduración,
con una pérdida aproximada de 80% desde madurez fi-
siológica hasta madurez para consumo (Cuadro 2). De
acuerdo con Macheix et al. (1990), los compuestos
ripening, from 13.06 to 13.32 mg 100 g−1, decreasing to
11.58 and 7.29 mg 100g−1 at ripeness of consumption (d
5) and senescence (d 6) (Table 1). Oxidation is the
principal cause of the degradation of the carotenoids
(Fennema, 1985), either by the presence of active oxygen
produced in the chloroplasts during photosynthesis
(Leshem, 1981) or by the action of lipoxygenase enzymes;
this oxidation is reduced by the presence of antioxidants
such as ascorbic acid (Table 1). The above explains the
gradual loss of carotenoids after d 4 of ripening, when
the fruit presents a significant decrease in ascorbic acid.
A positive correlation was found between total carotenoids
and ascorbic acid (0.71) (Table 3). Besides, the increase
in respiration during the climateric process provokes the
synthesis of a great number of enzymes, including
lipoxigenases, which along with the oxygen would
provoke the degradation of the carotenoids (Seymour et
al., 1993; Badui, 1990).
The concentration of ascorbic acid during ripening
presented a progressive decrease from 180 mg 100 g−1
on d 1 to 69.8 mg 100 g−1 on d 6, a loss of approximately
62% with significant daily changes (Table 1). The ascorbic
acid is very unstable and its degradation occurs by
oxidation in the presence of oxygen or by action of the
enzyme ascorbic acid oxidase, producing dark pigments
(Badui, 1990; Bidwell, 1990). This behavior makes it
possible to assume that the oxidation of the ascorbic acid
present in the pulp of the black sapote could be one of the
180
AGROCIENCIA, MARZO-ABRIL 2005
VOLUMEN 39, NÚMERO 2
fenólicos constituyen sustratos susceptibles de ser oxida-
dos por enzimas como polifenol oxidasa y peroxidasas.
La mayoría de los compuestos monofenólicos, como
los ácidos fenólicos y fenilpropanoides, son intermedia-
rios y derivados de las rutas metabólicas fenilpropanoide
y shikimato. La conversión de L-fenilalanina a ácido
trans-cinámico es el paso inicial de la ruta biosintética de
fenilpropanoides, reacción es catalizada por fenilalanina
amonialiasa (FAL), una enzima reguladora de la síntesis
de fenoles (Salisbury y Ross, 1996). La actividad de FAL
(Cuadro 1) fue mayor durante los primeros 4 d de la
maduración, disminuyendo de manera significativa has-
ta 9% del valor inicial en la madurez para consumo (d 5);
esto indica que la enzima permanece activa durante las
últimas etapas del crecimiento del fruto e inicios de la
maduración favoreciendo la biosíntesis de compuestos
fenólicos. Se encontró una correlación positiva (0.75)
entre la actividad de esta enzima y la concentración de
fenoles totales (Cuadro 3).
Muchas frutas poseen un sistema enzimático capaz
de utilizar como sustrato a los compuestos fenólicos,
dentro del cual se encuentra la enzima polifenoloxidasa
(PP0) relacionada con los procesos de oscurecimiento de
la pulpa (Radi et al., 1997). La actividad de esta enzima
(Cuadro 2) se incrementó significativamente durante la
maduración, coincidiendo con la disminución en la con-
centración de fenoles totales; esto sugiere que los com-
puestos son utilizados como sustrato por dicha enzima
para formar quinonas, y la actividad disminuyó cuando
las concentraciones del sustrato fueron bajas, lo cual se
corrobora con la alta correlación negativa (−0.96) entre
estas variables (Cuadro 3).
PFO es una enzima soluble en el citosol y ligada a
membranas, por lo que al evolucionar la maduración o
senescencia el cambio de permeabilidad de membranas,
debida a la acción de etileno (Yang, 1985), podría favo-
recer la interacción de esta enzima con los compuestos
fenólicos y, por tanto, su oxidación; esto explicaría la
correlación negativa (−0.82) entre PFO y este gas (Cua-
dro 3). El incremento en la actividad de PFO sugiere que
el característico color cafe-rojizo de la pulpa del zapote
negro maduro, se debe a un proceso de oxidación de
compuestos fenólicos.
CONCLUSIONES
Se concluye que el proceso de maduración de los
frutos de zapote negro sigue un comportamiento típi-
camente climatérico, donde el máximo respiratorio
antecede al pico de producción de etileno. Durante
este proceso, el etileno favorece el ablandamiento del
fruto y regula la actividad de las enzimas PME y PFO.
La actividad de PFO influye en el obscurecimiento de
la pulpa, coincidiendo con la disminución del ácido
factors that intervene in the darkening of the pulp during
ripening.
The concentration of total phenols had a significant
and continuous decrease during ripening, with an
approximate loss of 80% from physiological maturity to
ripeness for consumption (Table 2). According to Macheix
et al. (1990), the phenolic compounds form substrates
susceptible of being oxidized by enzymes such as
polyphenol oxidase and peroxidases.
The majority of the monophenolic compounds, such
as the phenolic acids and phenylpropanoids, are
intermediaries and derived from the metabolic routes
phenylpropanoid and shikimato. The conversion of L-
phenylalanine to trans-cynamic acid is the initial step of
the biosynthetic route of phenylpropenoids, whose
reaction is catalyzed by phenylalanine amonialiase (PAL),
a regulating enzyme of the synthesis of phenols (Salisbury
and Ross, 1996). The activity of PAL (Table 1) was greater
during the first 4 d of ripening, decreasing significantly
to 9% of the initial value at ripeness for consumption (d
5); this indicates that the enzyme remains active during
the last stages of growth of the fruit and the start of
ripening, favoring the biosynthesis of phenolic
compounds. A positive correlation was found (0.75)
between the activity of this enzyme and the concentration
of total phenols (Table 3).
Many fruits have an enzymatic system capable of
utilizing the phenolic compounds as substrate, within
which is found the enzyme polyphenoloxidase (PPO)
related to the darkening processes of the pulp (Radi et
al., 1997). The activity of this enzyme (Table 2) increased
significantly during ripening, coinciding with the decrease
in the concentration of total phenols; this suggests that
the compounds are utilized as substrate by this enzyme
in forming quinones, and the activity decreased when the
concentrations of the substrate were low, which is
corroborated by the high negative correlation (−0.96)
between these variables (Table 3).
PPO is an enzyme which is soluble in cytasol and
linked to membranes, thus as the processes of ripening or
senescence evolve, the change of permeability of
membranes, due to the action of ethylene (Yang, 1985),
might favor the interaction of this enzyme with the
phenolic compounds, and therefore, their oxidation; this
would explain the negative correlation (−0.82) between
PPO and this gas (Table 3). The increase in the activity of
PPO suggests that the characteristic reddish brown color
of the pulp of the mature black sapote, is due to a process
of oxidation of phenolic compounds.
CONCLUSIONS
It is concluded that the ripening process of the fruits
of the black sapote has a tipicallyclimateric behavior,
CAMBIOS BIOQUÍMICOS Y FISIOLÓGICOS DURANTE LA MADURACIÓN DE FRUTOS DE ZAPOTE NEGRO (Diospyros digyna Jacq.)
181ARELLANO-GÓMEZ et al.
ascórbico, sugiriendo un proceso de oxidación como
causa de los cambios en color de la pulpa, así como de
la pérdida del valor nutricional. El fruto de zapote ne-
gro genera grandes cantidades de bióxido de carbono
y etileno, lo cual se debe considerar con fines de com-
patibilidad durante el almacenamiento y transporte.
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where the maximum of respiration precedes the
production peak of ethylene. During this process, the
ethylene favors the softening of the fruit and regulates
the activity of the enzymes PME and PPO. The activity
of PPO influences the darkening of the pulp, coinciding
with the decrease in ascorbic acid, which suggests an
oxidation process as the cause of the changes in the color
of the pulp, as well as of the loss in nutritional value. The
fruit of the black sapote generates large amounts of carbon
bioxide and ethylene, which should be considered for
purposes of compatibility during storage and transport.
—End of the English version—
�������
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