The effect of calcium and cellular permeabilization on the structure of the parenchyma of osmotic dehydrated ‘Granny Smith’ apple

Abstract

Calcium plays a very important role in the maintenance of quality in vegetable foods and it is used as a texturing agent to preserve the structure of minimally processed vegetables. The osmotic dehydration (OD) of 'Granny Smith' apple parenchyma by immersion in a sucrose solution allows us to obtain products with sensorial characteristics similar to those of fresh products, but it produces a loss of cellular integrity. Here we study the use of calcium as a possible preservative for the microstructural integrity of the product during OD, as well as to test whether cellular permeabilization improves the impact of calcium on the edible parenchyma of the 'Granny Smith' apple. Sodium dodecyl sulfate (SDS) has been used for convenience as a permeating agent although we recognize this may not be used in practice. The microstructure of the OD apple treated with calcium chloride and with SDS has been compared with fresh apple by means of light microscopy, transmission electron microscopy and low temperature scanning electron microscopy. The results show that calcium has a protective effect on the structural integrity during OD: it strengthens the cellular walls cements, avoids cellular collapse and protects protoplasts from plasmolysis. Although SDS favours calcium penetration, its use is not advisable since it encourages the destructuring effect of the OD and counteracts the consolidating effect of calcium.

Effect of process variables on the osmotic dehydration of star-fruit slices

“…Figure 5 shows that water loss was maximized by increasing both temperature and solution concentration. However, one must also consider that under these conditions the structure of the star-fruit may be permanently damaged either by destructuring of the cell wall due to high temperatures or even by high sugar concentrations, which increase plasmolysis and cause cell collapse (QUILES et al, 2004). It should also be observed that an increase in solution concentration at low temperatures reduced water loss due to the increase in viscosity, as previously mentioned, which did not occur for solids gain.…”

Efecto de las condiciones de operación en los cambios fisicoquímicos y fisiológicos de frutas mínimamente procesadas por deshidratación osmótica

“…El calcio se emplea para preservar la estructura de los tejidos vegetales Quiles et al, 2004;Saftner et al, 2003). A su vez, reduce la actividad respiratoria, la producción de etileno y el desarrollo de microorganismos (Saftner el al., 2003;Luna-Guzmán et al, 1999;LunaGuzmán & Barret, 2000).…”

“…Otros autores como Read et al, (1992), indican que las concentraciones de calcio libre en el citosol son del rango 30-200 nM, tres o cuatro órdenes de magnitud más bajos que los encontrados en los orgánulos intracelulares y en los espacios extracelulares (Felle, 1988;Giroy et al, 1990 El calcio es esencial para el mantenimiento de la estructura y el funcionamiento de las paredes y membranas celulares (Izumi & Watada, 1994). El mantenimiento de la estructura de la pared celular depende particularmente del enlace del calcio con los componentes pécticos de la lámina media (Grant et al, 1973;Poovaiah, 1986;Quiles et al, 2004). El complejo calcio-pectina actúa como un cemento intracelular que proporciona firmeza al tejido vegetal (Alonso et al, 1995).…”

“…Es destacable que las muestras tratadas con calcio presentan una pérdida de líquido notablemente menor que las correspondientes sin calcio, siendo este efecto mayor en las muestras deshidratadas a 20 ºBrix donde también se alcanza mayor concentración de este catión. Esto pone de manifiesto que el calcio contribuye a reforzar la estructura celular aumentando así su capacidad de retención de líquido durante el almacenamiento Quiles et al, 2004;Saftner et al, 2003). Respecto al efecto del pulso de vacío en la deshidratación osmótica, éste parece aumentar durante los primeros días del almacenamiento la capacidad de retención de líquido, excepto en el caso de las muestras de 20 ºBrix sin calcio, pero el efecto desaparece al cabo de 5-6 días de almacenamiento, donde ya no se observan diferencias significativas en la pérdida de líquido por efecto pulso.…”

“…Si la deshidratación osmótica se combina con la adición de calcio al tejido se podría conservar mejor la calidad de la fruta por la interacción del catión con los polímeros estructurales (Quiles et al, 2004;Saftner et al, 2003). No obstante, la presencia de este catión en la disolución osmótica ha dado lugar a un incremento en los tiempos de deshidratación en otras frutas (Barrera et al, 2004;Ceballos, 2006) y a modificaciones en parámetros fisiológicos (Torres, 2007).…”