Comportamiento Fisiologico de los Tubérculos durante el Almacenamiento

Sandra Orena, Ing. Agr.

INIA-Remehue

Después de la cosecha y durante el almacenamiento de la producción en los tubérculos continúa ocurriendo una serie de cambios y procesos fisiológicos entre los cuales destacan: a) suberización; b) respiración; c) deshidratación; d) brotación y e) cambio en su composición química. 

Suberización: durante las primeras semanas después de la cosecha hay una gran actividad en los tejidos de los tubérculos para terminar de formar la piel que los protege (epidermis y peridermis) y cicatrizar las magulladuras o heridas. Las condiciones ambientales más adecuadas para que ocurra este proceso son temperaturas de alrededor de 15°C, humedad relativa alta (alrededor de 90%) y buena ventilación. Por esta razón, después del inicio del almacenamiento, los tubérculos se dejan expuestos al ambiente natural en la bodega por unas tres semanas para el secado y cicatrización de heridas, para luego comenzar un proceso de enfriamiento paulatino hasta llegar a 5°C a las seis semanas después de iniciado el almacenamiento (Figura 1).

La suberización y cicatrización de las heridas de los tubérculos tiene dos importantes ventajas: a) Existe una menor pérdida de humedad y peso durante el período de almacenamiento, contribuyendo así a mantener la calidad y presentación de las papas; y b) Impiden la penetración de organismos  patógenos  por las heridas o áreas dañadas debido a que la cicatrización aumenta la resistencia a la entrada de enfermedades de una manera casi similar a como lo hace una piel sana.

Figura 1. Manejo de la temperatura durante las diferentes etapas del proceso de almacenamiento de los tubérculos de papa.

Deshidratación: la tensión del vapor de agua bajo la piel porosa de los tubérculos corresponde a la del aire saturado. Por lo tanto, si el aire está bajo el punto de saturación se produce inevitablemente evaporación del agua de los tubérculos. La tasa de evaporación es tanto mayor cuanto más grande sea la diferencia entre la humedad relativa del aire y la existente a nivel de las  lenticelas  de las papas, incrementándose aún más a mayor temperatura ambiental. Así, por ejemplo, la pérdida por deshidratación puede llegar a un 12% en un período de almacenamiento de seis meses a una temperatura entre 10ºC y 16°C y una humedad relativa del aire entre 50% y 60 %. Esta pérdida se puede reducirse a la mitad o menos si la temperatura se baja a 5º C y se incrementa la humedad ambiental (90%) durante el almacenamiento.

La deshidratación de los tubérculos los ablanda y arruga, perdiendo así su valor comercial y de uso. Esta deshidratación se acelera cuando a través de las papas se hace circular un volumen de aire mayor que el necesario para lograr el enfriamiento deseado y si el aire tiene una baja humedad relativa.

Respiración: la respiración es un proceso vital que proporciona la energía requerida para mantener vivos los tejidos de los tubérculos. En este proceso, los azúcares son convertidos en agua y dióxido de carbono mediante la captación de oxígeno del ambiente, liberando a su vez calor. Los azúcares utilizados son formados por la hidrólisis a partir del almidón acumulado, aumentando con ello las pérdidas de materia seca de los tubérculos.

La tasa de respiración de las papas depende de la temperatura de almacenamiento, la madurez de los tubérculos, ocurrencia de heridas, el contenido de azúcares y el grado de brotación. La respiración tiende a ser más lenta entre los 2º C y 4°C, aumentándose el proceso respiratorio sobre y bajo este rango (Tabla 1).

En resumen, los efectos más marcados de la respiración son la producción de calor, la pérdida de materia seca y el aumento del CO₂. Una aireación apropiada de las papas almacenadas les permite respirar normalmente y a la vez eliminar el calor y los gases producidos por el proceso de respiración.

Tabla 1. Producción de calor y CO₂ a diferentes temperaturas.

Brotación: desde el inicio de la formación de los tubérculos hasta el momento de la cosecha y parte inicial del período de almacenamiento las papas se encuentran en estado de “dormancia”; es decir, no brotan por estar bajo el efecto de inhibidores naturales. Este período puede durar desde uno a varios meses dependiendo de la variedad, las condiciones de cultivo, lesiones o daños y la temperatura de almacenamiento. 

La transición del período de  dormancia  al de  crecimiento  activo de brotes en las papas es gradual. Durante esta fase, la primera yema que inicia la brotación es la apical, la cual también impide la evolución de la brotación en las yemas laterales. Este fenómeno es denominado "dominancia apical" y está regulado por hormonas; si se remueve el brote apical las demás yemas inician su  crecimiento . Este es un factor clave cuando se va a utilizar tubérculos-semillas “prebrotados” en la plantación.

Los tubérculos que se encuentran entre el final del período de  dormancia  y el inicio de brotación apical se les denominan "fisiológicamente jóvenes". Por el contrario, tubérculos que están al final del período de brotación múltiple y el término de su capacidad de brotación se les llama "fisiológicamente viejos". En este último caso las papas emiten brotes delgados,  ramificados  y débiles, lo que se traduce en planteles pobres que producen muy bajo rendimiento.

Los tubérculos semillas con mayor potencial productivo son aquellos que se encuentran al inicio de la fase de brotación múltiple; es decir, son capaces de emitir varios brotes que generan tallos y plantas vigorosas con gran potencial productivo.
La brotación de los tubérculos a medida que progresa causa pérdidas muy altas de peso. El brote por sí solo es una pérdida directa de materia seca. Además, los brotes incrementan la superficie de exposición para la evaporación de agua e incrementa la tasa de respiración de los tubérculos.

Para reducir y manejar el  crecimiento  de los brotes después del término del período de  dormancia , los tubérculos pueden almacenarse a bajas temperaturas (entre 4°C y 6°C), o exponerlos a luz difusa natural cuando se van a utilizar como tubérculos semillas; la luz es inhibitoria del  crecimiento  de los brotes, dejándolos cortos y vigorosos. Por último, otra forma de manejar la brotación de las papas cuando se utilizan en el consumo fresco o el procesamiento agroindustrial es la utilización de compuestos químicos llamados inhibidores de brotación.

Figura 2. Edad fisiológica de los tubérculos de papa.

Cambios en la composición química: durante el almacenamiento ocurren una serie de cambios químicos importantes en los tubérculos los cuales pueden ser muy afectados por el ambiente de almacenamiento. Entre los cambios relevantes se puede mencionar el contenido de almidón, azúcares, agua y materia seca, entre otros. 

a) Almidón: representa entre el 60-80% del contenido de materia seca total de los tubérculos y su cantidad depende de varios factores: la variedad, madurez, patrón de  crecimiento , dosis de nitrógeno y potasio, clima y ambiente de almacenamiento. Se estima que un tubérculo consume mensualmente el 0,3% de su peso en forma de materia seca y gana el 0,15% de su peso en agua durante el proceso de respiración.
El almidón tiende a disminuir a medida que se almacenan los tubérculos a más bajas temperaturas debido a una mayor hidrólisis de éste hacia azúcares. Esto también ocurre cuando se inicia la brotación; papas almacenadas por 2 ó 3 meses presentan sólo el 70% del contenido original de almidón.

b) Azúcares: la sacarosa, fructuosa y glucosa (estos dos últimos se les denomina “azúcares reductores”), son los principales en la papa. Tubérculos destinados al procesamiento de papas fritas en hojuelas (chips) y en bastones (french fries) deben tener un bajo contenido de azúcares reductores para lograr obtener productos de buena calidad. El contenido de azúcar aumenta marcadamente en tubérculos almacenados a temperaturas bajo 5°C, pero este fenómeno puede revertirse elevando la temperatura entre 15ºC y 20ºC por espacio de dos a cuatro semanas.  

c) Efecto ambiental: las temperaturas extremas de almacenamiento - tanto altas como bajas - dañan los tubérculos. Temperaturas menores a -1º C ó -2°C congelan los tubérculos y los dejan expuestos a pudriciones. Temperaturas superiores a 30°C aumentan fuertemente el proceso respiratorio, generando una gran  demanda  de oxígeno y liberando grandes cantidades de CO₂, y energía (Figura 3). En esas condiciones la respiración puede ser tan intensa que las células interiores del tubérculo no pueden obtener suficiente oxígeno y tampoco eliminar el exceso de CO₂, provocándose así la muerte de las células. Ese desorden fisiológico produce la enfermedad llamada "corazón negro".

Figura 3. Efecto de la temperatura sobre la composición físico-química de los tubérculos de papa durante su almacenamiento.