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Acta 8iol6gica Colombiana, Vol. 10 No.2, 200549-60 CATALASA, PEROXIDASA Y POLIFENOLOXIDASA EN PITAYA AMARILLA (Acanthocereus pitajaya): MADURACION Y SENESCENCIA Catalase, Peroxidase and Polyphenoloxidase from Pitaya Amarilla (Acanthocereus pitajaya) Fruits: Ripening and Senescense LuciA ESTRELLA BAQUERO DUARTE,JHON ALEXANDER CASTRO RIVERA, CARLOS EDUARDO NARVAEZ CUENCA Departamento de Qufmica, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia. Presentado abril 1 de 2005, aceptado junio 13 de 2005, correcciones agosto 9 de 2005. RESUMEN Se evalu6 la relacion entre algunos sfntornas de deterioro y la actividad de enzimas vinculadas tanto con el pardeamiento como con el sistema antioxidante en frutos de pitaya amarilla (Acanthocereus pitajaya) cosechados en su madurez fisiologica yalma- cenados durante 15 dfas a 24°C Y 85% de humedad relativa. En los fruros enteros se evaluaron la intensidad respiratoria y el color externo; en {a corteza se determinaron la actividad de catalasa (CAT), peroxidasa (POD) y polifenoloxidasa (PFO). Los fru- tos exhibieron un comportamienco climaterico luego de seis dtas de la cosecha. EI pardeamiento de la corteza tuvo una relaci6n directa con la actividad de POD y PFO. La maxima actividad de CAT observada en el clirnaterio responde al balance ade- cuado con la alta producci6n de H 2 0 2 esperada en ese memento. Palabras clave: catalasa, peroxidasa, polifenoloxidasa, rnaduracion, Acanthocereus pita)aya. ABSTRACT We evaluate the relation between some symptoms of deterioration and the activity of enzymes entailed with both the browning and the antioxiding system in fruits of yellow pitaya (Acanthocereus pita)aya), harvested in its physiological maturity and stored for 15 days at 24°C and 85% of relative humidity. In the whole fruits, the respiratory intensity and the external colors were evaluated; further, the activity of catalase (CAT), peroxidase (POD) and polyphenoloxidase (PPO) was studied in the peel of the fruit. The fruit exhibited a climacteric behavior six days after the date of the harvest. The browning of the peel had a direct relation with the activity of POD and PPO. The maximum observed activity of CAT in the climacterium, responds to the proper balance with the high production of H 2 0 2 expected at that moment. Key words: Catalase, peroxidase, polyphenoloxidase, ripening, Acanthocereus pitajaya.

CATALASA, PEROXIDASA Y POLIFENOLOXIDASA EN … · la actividad de catalasa (CAT), peroxidasa (POD) y polifenoloxidasa (PFO). Los fru-tos exhibieron un comportamienco climaterico luego

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Acta 8iol6gicaColombiana, Vol. 10 No.2, 200549-60

CATALASA, PEROXIDASA Y POLIFENOLOXIDASAEN PITAYAAMARILLA (Acanthocereus pitajaya):

MADURACION Y SENESCENCIA

Catalase, Peroxidase and Polyphenoloxidase from Pitaya Amarilla(Acanthocereus pitajaya) Fruits: Ripening and Senescense

LuciA ESTRELLA BAQUERO DUARTE,JHON ALEXANDER

CASTRO RIVERA, CARLOS EDUARDO NARVAEZ CUENCA

Departamento de Qufmica, Facultad de Ciencias,Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia.

Presentado abril 1 de 2005, aceptado junio 13 de 2005, correcciones agosto 9 de 2005.

RESUMEN

Se evalu6 la relacion entre algunos sfntornas de deterioro y la actividad de enzimasvinculadas tanto con el pardeamiento como con el sistema antioxidante en frutos depitaya amarilla (Acanthocereus pitajaya) cosechados en su madurez fisiologica yalma-cenados durante 15 dfas a 24°C Y 85% de humedad relativa. En los fruros enteros seevaluaron la intensidad respiratoria y el color externo; en {a corteza se determinaronla actividad de catalasa (CAT), peroxidasa (POD) y polifenoloxidasa (PFO). Los fru-tos exhibieron un comportamienco climaterico luego de seis dtas de la cosecha. EIpardeamiento de la corteza tuvo una relaci6n directa con la actividad de POD y PFO.La maxima actividad de CAT observada en el clirnaterio responde al balance ade-cuado con la alta producci6n de H202 esperada en ese memento.

Palabras clave: catalasa, peroxidasa, polifenoloxidasa, rnaduracion, Acanthocereuspita)aya.

ABSTRACT

We evaluate the relation between some symptoms of deterioration and the activity ofenzymes entailed with both the browning and the antioxiding system in fruits of yellowpitaya (Acanthocereus pita)aya), harvested in its physiological maturity and stored for15 days at 24°C and 85% of relative humidity. In the whole fruits, the respiratoryintensity and the external colors were evaluated; further, the activity of catalase (CAT),peroxidase (POD) and polyphenoloxidase (PPO) was studied in the peel of thefruit. The fruit exhibited a climacteric behavior six days after the date of the harvest.The browning of the peel had a direct relation with the activity of POD and PPO. Themaximum observed activity of CAT in the climacterium, responds to the proper balancewith the high production of H202 expected at that moment.

Key words: Catalase, peroxidase, polyphenoloxidase, ripening, Acanthocereus pitajaya.

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50 Articulo - Cataiasa, peroxidasa y polifenoloxidasa en pitaya amarilla [Acanchocereus pirajaya):maduracion y senescenoa. Baquero, er al.

INTRODUCCI6N

La pitaya amarilla es una cactacea originaria de la regi6n Caribe de Suramerica. EnColombia se cultiva en departamentos como Boyaca, Cundinamarca, Cauca, Caldas,Valle y Tolima. Este fruto esta reportado con un diverse numero de nornbres cientificos,dentro de los que se encuemra Acanthocereus pitajaya, Cereus triangularis, Acanthocereuscolombianus, Hylocereus triangularis, Selenicereus megalanthus, Hylocereus sp. (Bibliowicz yHernandez, 1998). La pitaya amarilla es un fruto exotico que se ha abierto a un mayornume-o de adeptos tanto en Colombia como en el exterior. Teniendo en cuenta lasexportaciones totales de los ultirnos cuatro anos, el pais ha recibido en promedio perario US$ 637.883 por 111.642 Kg de pitaya amarilla (DANE, 2004), indice que puedeir en aumento dada su mayor aceptacion por parte de los mercados nacionales einternacionales gracias a su exotico sabor dulce y refrescante, adernas de sus propie-dades biofuncionales y medicinales (Patino y RodrIguez, 2003).

Durante el almacenamiento de la pitaya amarilla a diversas temperaturas se reportaque el pardeamiento y la necrosis parcial de la corteza aparecen como principales fac-tores de deterioro, constituyendo una de las principales causas de las perdidas posco-secha (Camargo y Moya, 1995; Patino y Rodriguez, 2003). Mientras que el pardea-miento ha sido relacionado con la acci6n de la polifenoloxidasa (CE 1.10.3.2, PFO) Yde la peroxidasa (CE 1.11.1.7, POD; Mayer, 1987; Halpin et al., 1989; Cano et al.,1990; Takahama y Egashira, 1991; Marin y Cano, 1992; Puster et al., 1994; SanchezFerrer et at., 1995; Rubio, 1999; Martinez Parra y Munoz, 2001; Stewart et al., 2001;Narvaez y Restrepo, 2003; Zhou etal., 2003; Rivera etal., 2004), la necrosis y los even-tos que conducen a la senescencia de los frutos se han vinculado con el incremento delas especies reactivas de oxrgeno (EROS), entre las que se encuentran los radicalessuper6xido (0,), oxigeno singlete (0,'), radicales hidroxilo (OH) y peroxide de hidr6-geno (H,O,; Rogiers et al., 1998; Hansberg, 2002; Jimenez et at., 2002).Es asf como losniveles de H20, deben ser controlados por cuanto pueden originar radicales hidroxi-lo(OH), que son los principales agentes oxidantes de las protefnas, acid as nudeicos ylipides (Hansberg, 2002). En el control de las EROS actuan enzimas como: la super6xi-do dismutasa (SOD, EC 1.1S.1.1) que dismuta los super6xidos a H,O, y 0" y la cata-lasa (CAT, EC 1.11.1.6) que convierte el H,o, en H,O yO,. EI H,O, tambren puede serdegradado por la guaiacol peroxidasa (POD, EC 1.11.1.7) en tetrahidroguaiacol y porla ascorbato peroxidasa (APX, EC 1.11.1.11) en agua mas alcohol, empleando comodonador de protones el guaiacol y el ascorbato, respectivamente. La APX reutiliza elascorbate reducido por la glutation reductasa (GR, EC 1.6.4.2; Cano et al., 1990;Stryer, 1995; 5ala y Lafuente, 1999; Gongetal., 2000; Sala y Lafuente, 2000).

Emorno al pardeamiento se sa be que PFO y POD catalizan la oxidaci6n de fenolespropios de las celulas a quinonas, las cuales son altamente reactivas can protein as,acidos nucleicos, flavonoides y otras quinonas; estas reacciones, ademas de generarcolores pardos, reducen las propiedades sensoriales de textura, color y savor, dismi-nuyen la calidad nutricional del alimento y desembocan finalmente en la muerte delfruto (Mayer y Harel, 1979; Mayer, 1987; Halpin et al., 1989; Cano et al., 1990;

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Takahama y Egashira, 1991; Marin y Cano, 1992; Fuster et al., 1994; Sanchez Ferreret a!., 1995; Rubio, 1999; Martinez Parra y Munoz, 2001; Stewart et a!., 2001; Narvaezy Restrepo, 2003; Zhou et al., 2003; Rivera et al., 2004). La POD tiene la capacidadde degradar el H202 a expensas del can sumo de sustancias de tipc fen6lico, aunquecon la generacion de sustancias pardas, razon por la cual ha sido ubicada dentro delsistema enzirnacico antioxidante (Hansberg, 2002).

EI inter's de este trabajo es evaluar el papel que desempenan CAT, POD Y PFOdurante la rnaduracion y senescencia de la pitaya amarilla, can el cbjerc de propor-cionar herramientas que contribuyan con el desarrollo de metodos efectivos quedisminuyan el pardeamiento de la corteza de la pitaya amarilla durante su comercia-lizacion, y por 10 tanto, se logre prolongar su vida uti I en anaquel; adernas de eviden-ciar el funcionamiento complementario que presentan estas enzimas en el sistemaantioxidante del fruto.

MATERIALES Y METODOS

Material vegetal. Los frutos de piraya amarilla fueron c1asificados con el cod.C0L314508 como Acanthocereus pitajaya por el Herbario Nacional Colombiano del lns-tituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de Colombia. Los frutos, depulpa blanca, se adquirieron en 105 principales mercados de Bogota, Colombia, enestado verde-pinton (verde 90%-amarillo 10%), visiblemente sanos. Una vez los frutosfueron desinfectados con hipoclorito de sodio al 10%, se almacenaron a 24°C du-rante 15 dtas a una humedad relativa del 85% y con fotoperfodos naturales de ilumi-nacion, dado que se busco simular las condiciones normales de maduracion. Cadatres dfas fueron retirados de la carnara de almacenamiento, completamente al azar,[res frutos y sobre cad a uno de ellos se efectuo la medida de la intensidad respiratoriay el anal isis sensorial del color de la corteza. Posteriormente, se retire la corteza y so-bre cada una de las tres muestras se efectuo la extraccion de proretnas solubles, secuantificaron la protefna y la actividad de CAT, POD YPFO.

Intensidad respiratoria. Se evaluo el CO2 producido por los frutos a traves de la tee-nica crornarografica. La pitaya fue pesada y encerrada por mas de una hora (tiempoen que el fruto respira y modifica la atmosfera) en una carnara herrnetica de vidriocon una capacidad de 2 L, luego se hizo un muestreo 1,00 mL de aire interno y se in-yecto en el crornarografo de gases. Se empleo un cromat6grafo de gases HewlettPackard 5890, con columna Carbo sieve S II empacada a base de carbon activado ytamiz molecular a una temperatura inicial de 35°C Yrampa de calentamiento hasta200 °C, can He como gas de arrastre a 32 mL/min, can sistema split 30:1 y detectorde conductividad rerrnica a 250 0c. La cuantificaci6n se hizo por el metodo de estan-dar externo empleando CO2 adquirido en AGA-FANO®. La intensidad respiratoria sereporto como mg de CO, kg" de fruta h' (Rubio, 1999).

Color sensorial. Se evalu6 el color de la corteza de los frutos enteros mediante la apli-cacion del metodo de puntajes par parte de un panel entrenado de catadores. Los

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S2 Articulo .. Catalase, peroxidasa y polifenoloxida5a en pitaya amarilla (Acanthocereus pitajaya):madurackin y senescenda. Baquero, er al.

descriptores de los atributos a evaluar fueron definidos en un trabajo previo (Camar-go y Moya, 1995) y se muescran en la tabla 1.

··--.·.·-·-·.-··.·-.r------··----.--·.···.-.··.·-·.----.-- --.........................-.-..-- - -.I Puntuaci6n r Descripci6n)(6) I AmariTfO-;n-te-n-s-o-c~aracter(stl·co;'-pueaepresentar-Teve-·C"oTOrac'i'6n-carletlla"'punta-de - ;

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Tabla 1. Punraje y descriprores para la evaluacion sensorial de color de la corteza de pitaya amarilla.

ACTIVIDAD ENZIMATICA

Extracci6n de las enzirnas. La tecnica de extracci6n sirnultanea para las tres enzimasempleada en este trabajo se base en reportes previos, en los que se obtenia una buenaeficiencia en la extraccion de protefna y en la actividad enzirnatica (Sala y Lafuente,1999; Narvaez) 2002; Rivera et al., 2004). Los polvos de acetona permitieron que elextracto presentara una alta actividad con una mayor estabilidad, adernas de evirar[a inactivaci6n enzimatica durante [a extraccion, porque con la acetona se retiran losfenoles. [t-carorenos y acidos organicos del extracto disminuyendo asr la reacci6n delas enzimas. Se empleo la relacion (1 :5) corteza.extractanre en la que se obtuvo mayoreficiencia en la extraccion de proteina y que a su vez fue cuantificable (datos no mos-trados). Se emplearon 5 g de muestra representativa del total de la corteza del fruto,se homogenizaron con 25 mL de acetona a _8°C) se filtr6 al vacro, yel retenido (pol-vos de acetona) fue lavado dos veces con 25 mL de acetona a -8°C hasta que estu-viera blanco. Los polvcs de acetona fueron resuspendidos en 25 mL buffer de fosfatos200 mM, pH 6,8 bajo agitaci6n continua por 24 h a 2 "C. Posteriorrnente, la suspen-si6n fue centrifugada a 12.000 x g durante 20 min a 2°C; el solido se desechc, el so-brenadante fue mantenido a 2 °C durante maximo 2 h) tiempo en el que se efectu6la cuantificacion de proretna y de acrividad enzimatica. Las medidas de actividad en-zimacica fueron desarrolladas a las condiciones de temperatura, pH y concentraci6nde sustrato en las que se obtuvieron las maximas respuestas, evaluadas en un trabajoprevio en nuestro laboratorio (Castro, 2005).

Cuantificaci6n de protefna. Para cuantificar la protefna en los extractos enzimaticosse emple6 el metoda de Bradford mod;ficado por Zor y Sellinger (1996), en el que semide la absorbancia a 450 y 590 nm y se interpola la relaci6n entre las dos absor-bancias en la curva de calibraci6n. Para la curva de calibracion se us6 como patr6nde protefna la albumina serica bovina (BSA) y se grafic6 la relaci6n entre las absor-bancias para las dos longitudes de onda A590nm / A450nm contra diferentes con-centraciones de proterna.

Medida de aetividad de CAT. Para la medida de ac6v;dad CAT se emple6 el metodapermanganometrico (Ulrich, 1974). La mezda de reacci6n con volumen final de 1 mL,contenia 100 ~L de extracto enzimatico (24 - 40 ~g de protefna), H,O, 500 mM pre-parado en buffer fosfatos 200 mM pH 7,0; esta mezela se mantuvo a 40°C. Luego de

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5 min dereaccion se adicionaron 250 ~L de H2S04 (1 :3) para desnaturalizar la enzimay detener la descomposicion del H202• AI final, se titul6 el H202 no descompuesto conKMn04 estandarizado (10 mM). Puesto que dentro del exrracto enzirnatico puedenexistir otros componentes diferentes a la CAT que descompongan el H202 se efectu6 unblanco; este se prepare de la misma manera que las mezclas de reacci6n aunque con laincorporaci6n del H2S04 (1:3) previa a la adici6n del extracto enzimatico, asegurandoel no consumo de peroxide por parte de la enzima. Una unidad de actividad (UCAT) fuedefinida como los urnol H202 descompuesto/min. La actividad especrfica fire expresadaen unidades de actividad par mg de proteina (UCAT/mg proterna].

Medida de actividad de POD. La actividad POD fue estimada por la medida del in-cremento de [a absorbancia a 470 nm (Halpin eta!., 1989) en un espectrofot6metroGenesys 5 UV-VIScad a 5 5 durante 120 5. La celda de medida, para un volumen finalde 2 mL, contenra 200 ~L de extracto enzimacico (48-80 ~g de protema ) y una mez-cia de guaiacol/j-i.O, 40mM/20mM en buffer de fosfatos pH 5,5; esta rnezcla se man-tuvo a 25°C. EI blanco diferfa en que el extracto enzimacico fue hervido previamenteen un barto marfa a 92°C durante 10 min asegurando la desnaruralizacion de laenzima, y en consecuencia, la no reacci6n con el sustrato. Una unidad de actividad(UPOD) fue deftnida como el cambio en una unidad de absorbancia por min. Laactividad espedfica fue expresada en unidades de actividad por mg de protein a(UPOD/mg protein a).

Medida de actividad de PFO. Para medir la actividad de PFO se efeccuo lectura deabsorbancia a 475 nm (Sanchez Ferrer etal., 1995) en un espectrofot6metro Genesys5 UV·VIScad a 5 s durante 120 s. La mezcla de reacci6n de 2 mL consisti6 en 1000 ~Lde extracto enzimatico (240-400 pg de protefna) mas L-DOPA 14 mM en buffer defosfatos 200 mM pH 7,0; esta mezcla se mantuvo a 37°C. EI blanco fue preparadoen forma igual que en POD. Tanto la unidad de actividad (UPFO) como la actividadespecffica (UPFO/mg protelna ) fueron definidas de igual manera que en POD.

Analisis de datos. Debido a que los resultados de la evaluaci6n sensorial no siguenuna distribucion normal y son discontinuos, fueron analizados por la prueba deFriedman. Se evaluaron las diferencias entre muestras por la prueba de Ja diferenciamfnima significative (dms) y se hallaron las modas (n = 15). Sabre las dernas variablesde respuesta se calcularon los valores promedio (n = 3), se efectuaron los ANOVA yse evaluaron las diferencias entre tratamientos por la prueba de Tukey.

RESULTADOS Y DISCUSION

lntensidad respiratoria. En la FIgura 1A se puede observar la tendencia respiratoria delfruto durante el tiempo de almacenamiento a 24°C que corresponde al comporta-miento npico de un fruto climaterico, en el que se perciben dos fases: primera fasede los dfas a al 6, etapa en donde se observa un aumento de CO2 hasta el maximorespiratorio (maximo clirnaterico) en el dfa 6, que coincide can la mayor calificaci6nen el color de la corteza; en la segunda fase, de los dfas 9 al 15, comienza la etapa de

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54 Articulo - CaUl/aSO, peroxidasa y polifenoloxidasa en piUlya amarilla (Acanthocereus pitajaya):maduraci6n y senescence. Baquero, er al.

senescencia en donde disminuye la producci6n de CO2, De acuerdo con la prueba deTukey Ia respiraci6n de los frutos en el sexto dfa fue superior, de forma significativa,respecto de los otros dfas.

Figura 1. A Comportamiento respiratorio del fruto enrero y B color sensorial de la corteza de losfruros de piraya amarilla (Acanthocereus pitajaya) almacenados a 24°C al 85% de humedad relativadurante 15 dtas. En A las letras diferentes indican diferencias significativas de acuerdo con la prue-ba de Tukey (n - 3), mientras que en Bias letras diferenres indican diferencias significativas segun laprueba de Friedrnan-dms (n - 15).

En la primera fase, los acidos organicos, llpidos, carbohidratos y protefnas son me-tabolizados por el fruto produciendo en gran cantidad CO2, H20 Yenergta, por 10 quese observa un aumento abrupto en la intensidad respiratoria del fruto. Todas las reac-ciones que ocurren durante la etapa comprendida entre los dfas 0 (madurez fisiol6-gica) y 6 (madurez sensorial) conducen al desarrollo de las caracterrsricas sensoriales6ptimas de color, textura, sabor y aroma. En la segunda fase se producen un conjuntode reacciones enzirnaticas que conducen a la perdida de la integridad celular, dentrode las que se pueden destacar las reacciones de pardeamiento, en las que actuan en-zimas como polifenoloxidasas y peroxidasas sobre los fenoles, ocasionando conden-saciones y polimerizaciones que generan los colores pardos en el fruto. EI hecho deque los frutos de pitaya amarilla sean climatericos indica que estes siguen madurandoann despues de haber sido cosechados, por 10 que presentan un metabolismo activo(Narvaez, 2002). Sin embargo, en otros trabajos se reporta que el etileno no puedeser cuantificado durante el curso de la maduraci6n de estos frutos, por 10 que algunosautores 10 han clasificado como un fruto no climarerico (Patino y Rodriguez, 2003).EI maximo respiratorio observado en este trabajo se presence de manera mas tem-prana al report ado en trabajos previos en los que los frutos fueron almacenados atemperaturas entre 18 y 19°C, temperaturas en las que la madurez sensorial se al-

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canz6 entre los 13 y 15 dfas luego de la cosecha (Camargo y Moya, 1995; Patino yRodngjjez. 2003). Lo anterior esca en concordancia con 10 planteado en esrudios dealmacenamiento a diferentes temperaturas (Wang, 2000), en los que se indica que ladisrninucion en la temperatura de almacenamiento retarda la maduraci6n, siernprey cuando esta no se ubique por debajo de Ja temperatura crftica.

Color sensorial. En cuanto al color de la corteza se observe su maximo desarrollo des-pues de seis dias de almacenamiento (Fig. 1B), de acuerdo con la prueba de Friedmany el criterio de la diferencia minima significativa se enconrro que este atributo fue sign i-ficativamente mayor en este dta. Durante los primeros seis dfas el color de la cortezade la pitaya evolucion6 desde verde pincon hasta el amarillo brillante caracterfstico;despues del clirnaterio el pardearniento se evidencio con la aparicion de manchas entrerosadas y matron, que con el tiempo se incremenraron en area, nurnero e intensidad.

Actividad enzimarica. En la figura 2A se observa que la actividad de CAT desde el diao al 6 es esradrsricarnente mayor que la actividad en los frutos senescentes, de acuer-do con la prueba de Tukey. Es importante anotar que aunque la acrividad de la pri-mera fase es alta, en el dfa 6 la actividad es maxima, coincidente con el maximo clirna-terico y la mayor calificaci6n de color.

1500 26 1.2A e C .

~. 1300 . 241.0., E

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r 900 r •18 E 0,6;0 700 Q b ~-c ~ 16U b0 500 0

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b300 12 0,2

0 9 12 ts 0 12 15 0 6 12 15

Dias de almacenamiemo Dlas de almacenamiemo Dlas de almacenamiemo

Figura 2. Acrividad de A caralasa, B peroxidase y C polifenoloxidasa en la corteza de los frutos depitaya amarilla (Acanthocereus pitajaya) almacenados a 24°C al 85% de humedad relaciva durante 15dfas. Lerras diferentes indican diferencias significativas de acuerdo a la prueba de Tukey (n .. 3).

Para POD (Fig. 2B), de acuerdo can la prueba de Tukey, se encontr6 que la actividadpermaneci6 significativamenre igual durante los nueve primeros dtas de almacena-miento y se increment6 de manera significativa en los frutos senescentes. La actividadde PFO (Fig. 2C), segun la prueba de Tukey, permaneci6 estadtsticarnente igual desdeel inicio del almacenamiento hasta el maximo climarerico. Posterior a este evento, laactividad se increment6 de manera significativa.

Las tendencias en las actividades enzimaticas observadas en este trabajo son similares alas encontradas en otros ensayos de almacenamiento en fresco: CAT en uva caimarona(Pourouma cecropiifolia; Narvaez y Restrepo, 2003), POD tanto en kiwi (Adinida deliciosa);(Fuster etal., 1994), en mango (Mangifera indica; Madn y Cano, 1992) como en uva cai·marona (Narvaez y Restrepo, 2002) y PFO en lulo (Solanum quitoense; Rubio, 1999),

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56 Articulo - Catalasa, peroxidasa y poli{enofoxidasa en pitaya amarilla (Acanthocereus pitajaya):maduracion y senescencia. Baquero, et al.

Es conocido que entre la madurez fisiologica y la madurez sensorial debe haber unalto metabolismo oxidative con un alto consumo de O2_ Esto favorece la aparicion delO2'. que es dismutado por SOD a H202, cuando la catalasa cumpJe un papel irnpor-tante degradandolo. La actividad de CAT observada en el presente trabajo da unaclave del por que en el climarerio el fruto no se deteriora. Aunque durante el desa-rrollo de las caracterrsticas sensoriales la produccion de H202 debe ser alta, [a activi-dad de CAT tam bien 10 es, con su maximo valor en el pico cfimaterico, probablemenregarantizando un equilibrio adecuado entre oxidantes y antioxidantes. Despues delc1imaterio la oxidaci6n continua pero la actividad de CAT decae, por esto el equilibriaentre la produccion y degradaci6n de EROS se ve inclinado hacia 10 primero. Si PODtam bien consume H202 y su acrividad es maxima en la senescencia, surge entonces lapregunta de per que las frutas se dererioran. Esto sugiere que la CAT es mas efectivaen la degradaci6n del H,O, que la POD, y adernas que la POD en el proceso de degra-daci6n del peroxide genera el pardeamiento. En general, se sabe que las CAT tienenbajas afinidades por el H202 si se comparan can las afinidades que suelen tener lasPOD por este mismo compuesto. Esto significa que las CAT toleran altas concentra-ciones de peroxide, exhibiendo bajas actividades a bajas concentraciones de per6xi-do; pero presentan altas actividades cuando la concentraci6n de su sustrato es alta(Switala y Loewen, 2002).

EI aumento de actividad de POD y PFO en la etapa de senescencia, observado en estetrabajo, puede darse por la activaci6n de form as latentes, solubilizacion de las que es-taban unidas a la pared celular (POD) y a rnernbranas de organelos (PFO) 0 por sinte-sis de novo (Grierson y Pilet, 1984; Mayer, 1987; Fuster et al., 1994; Stewart et al.,2001). Considerando que en la senescencia los niveles de H202 se incrementan y quese produce lisis de las vacuolas que contienen los fenoles (Rogiers etal., 1998), se da-dan las condiciones adecuadas para que la actividad enzimarica au mente significaci-vamente, perrnitiendo aSI que esa actividad enzimatica medida in vitro sea manifes-tada in vivo como el pardearruento enzimatico.

Puesto que se encontr6 que la CAT muestra una alta actividad durante el desarrollosensorial de los frucos de pitaya, y que la PFO y POD exhiben una alta actividad enfrutos senescentes, en donde el pardearniento y la necrosis fueron evidences, se sugiereque la efectividad de los tratarnientos de poscosecha que se apliquen a esta frutadeben estar enfocados en estimular la actividad de CAT e inhibir la de POD y PFOpara asegurar un alargamiento en la vida util de la pitaya amarilla (Camargo y Moya,1995; Patino y RodrIguez, 2003). Es aSI como en eJ intento de usar la refrigeraci6n,como tecnica para prolongar la vida util de diversos vegetales, se ha encontrado quelas lesiones generadas a causa del frio estan relacionadas con una mayor actividad dePFO y menor actividad de CAT respecto de las frutas no refrigeradas. Igualmente, latolerancia al friO inducida por ejemplo con tratamientos termicos previos a la refrige-racion, incrementan la actividad de CAT y disminuyen la de PFO; sin embargo, en estemismo tipo de trabajos no se ha encontrado una relaci6n clara entre la actividad dePOD y la sensibilidad-tolerancia al frio (Rubio, 1999; Sala y Lafuente, 1999 y 2000;Kang etal., 2002; Kang y Saltveit, 2002; Narvaez y Restrepo, 2002; Zhou et al., 2003;

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Narvaez y Restrepo, 2003; Rivera et 01., 2004). Serra interesante efectuar un estudiode la actividad de estas enzimas eras la aplicaci6n del choque termico en pitaya amari-lla a 2S DCdurante 24 h previa a la refrigeraci6n a 2 DC,puesto que se ha evidenciadoque este tratamiento disminuye las lesiones par frio (Camargo y Maya, 1995).

AGRADECIMIENTOS

Los autores desean expresar sus agradecimientos a la Universidad Nacional de Co-lombia por el apoyo econ6mico e infraestructura brindados para la ejecuci6n de estetrabajo.

BIBLIOGRAFiA

BIBLIOWICKS A, HERNANDEZ LM. Organismos fungosos presentes en lasestructuras reproductivas de la pitaya amarilla. [Trabajo de pregrado]. Bogota, Co-lombia: Facultad de Agronomfa, Universidad Nacional de Colombia. 1998.

CAMARGO A, MOYA OL. Influencia <1e1 choque termico en la inhibici6n de losdafios por frfo en la pitaya amarilla (Acanthacereus pitajaya). [Trabajo de pregrado].Bogota, Colombia: Facultad de Ciencias, Departamento de Farmacia, UniversidadNacional de Colombia. 1995.

CANO P, MARIN MA, FUSTER C. Effects of Some Thermal Treatments onPolyphenoloxidase and Peroxidase Activities of Banana (Musa cavendishii, var enana). JSci Agric. 1990;51:223-231.

CASTRO RJA.Extracci6n y caracterizaci6n parcial de polifenoloxidasa y pero-xidasa de frutos de pitaya amarilla (Acanthacereus pitajaya). [Trabajo de pregrado].Bogota, Colombia: Facultad de Ciencias, Departamento de Qufmica, UniversidadNacional de Colombia. 2005.

DANE(Departamento Administrative Nacional de Estadfstica). Calculos Proexport-Colornbia. 2004. Disponible en: URL: http://www.Proexport.com.co/estudiosBID.

FUSTER C, PRESTAMO G, CANO MP. Drip Loss, Peroxidase and SensoryChanges in Kiwi Fruit During Frozen Storage. J Sci Food Agric. 1994;64:23-29.

GONG Y, TOIVONEN PMA, WIERSMA PA, LU C. Effect of Freezing on theActivity of Catalase in Apple Flesh Tissue. J Agric Food Chern. 2000;48:5537-5542.

GRIERSON R, PILET PE. Cytoplasmatic and Wall Isoperoxidases in GrowingMaize Roots.J Plant Physio!. 1984;118:189-199.

HALPIN B, PRESSEYR, JEN J, MONDY N. Purification and Characterization ofPeroxidase Isoenzymes from Green Peas (Plsum sativum). J. Food Sci. 1989; 54: 644-649.

HANSBERG TW. Biologfa de las especies de oxrgeno reaetivas. Mensaje bio-quimico. 2002;26: 19-54.

JIMENEZA, GOMEZJM, NAVARRO E, SEVILLAF. Changes in the AntioxidativeSystems in Mitochondria During Ripening of Pepper Fruits. Plant Physiol Biochem.2002;40:515-520.

KANG HM, PARK 10N, SALTVEIT ME. Elevated Growing Temperatures Duringthe Day Improve the Postharvest Chilling Tolerance of Greenhouse-Grown Cucumber(Cucumis sativus) Fruit. Postharvest Bioi Technol. 2002;24:49-57.

Page 10: CATALASA, PEROXIDASA Y POLIFENOLOXIDASA EN … · la actividad de catalasa (CAT), peroxidasa (POD) y polifenoloxidasa (PFO). Los fru-tos exhibieron un comportamienco climaterico luego

58 Articulo - Catalasa, peroxidasa y polifenoloxidasa en pitaya amarilla (Acanthocereus pitajaya):maduracidn y senescencia. Baquero, et al.

KANG HM, SALTVEIT ME. Antioxidant Enzymes and DPPH-RadicalScavenging Activity in Chilled and Heat-Shocked Rice (Oryza sativa L.) SeedlingsRadicles. J Agric Food Chem. 2002;50:513-518.

MARIN MA, CANO MP. Patterns of Peroxidase in Ripening Mango (Mangiferaindica, L.) Fruits. J Food Sci. 1992;57:690-92.

MARTINEZ PARRA J, MUNOZ R. Characterization of Betacyanin OxidationCaralized by a Peroxidase from Beta vulgaris L. Roots. J Agric Food Chem.2001 ;49:4064-4068.

MAYER AM. Polyphenol Oxidase and Peroxidase in Plants-Recent Progress.Phytochemistry. 1987;26: 11-20.

_______ , HAREL E. Review of Polyphenol Oxidases in Plants.Phytochemistry. 1979; 18:193-215.

NARVAEZ CCE. Evaluaei6n del eomportamiento fisiologico del fruto de uvaeaimarona (Pourouma cecropiifolia) a temperatura ambiente y a temperaturas de refri-geraei6n. [Tesis de magister). Bogota, Colombia: Qufmica. Facultad de Ciencias,Departamento de Qufrnica, Universidad Naeional de Colombia. 2002.

_______ , RESTREPO P. Efecto del almacenamiento de la uva caima-rona (Pourouma cecropiifolia) a diferentes temperaturas sobre la actividad de polifeno-loxidasa y peroxidasa. Rev Col Quim. 2002;31: 131-44.

_______ , RESTREPO P. Efecto del almacenamiento de uva cairnaro-na (Pourouma cecropii(olia) a diferentes temperaturas sobre los s61idos solubles y la acti-vidad de catalasa. Rev Col Quim. 2003;32:81-92.

PATINO GM, RODRIGUEZ RDA. Efecto de dos indices de madurez y dos tern-peraturas de almacenamiento sobre el comporrarniento poscosecha de la pitayaamarilla. [Trabajo de pregrado J. Bogota, Colombia: Facultad de Agronomfa, Univer-sid ad Nacional de Colombia. 2003.

RIVERA CAP, RESTREPO P, NARVAEZ CCE. Pol ifenoloxidasa y peroxidasa depulpa de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia). Rev Col Quim. 2004;33:57-66.

ROGIERS SY, KUMAR GNM, KNOWLES NR. Maturation and Ripening of Fruitof Amelanchier alni(olia Nutt. are Accompanied by Increasing Oxidative Stress. Ann Bot.1998;81 :203-211.

RUBIO ME. Estudio del cambio de actividad de polifenoloxidasa, PFO, duranteel proceso de maduraci6n del lulo (Solanum quitoense L.). [Tesis de magister). Bogota,Colombia: Qufmica. Facultad de Ciencias, Departamento de Qufmica, UniversidadNacional de Colombia. 1999.

SALA JM, LAFUENTE MT. Catalase in the Heat-Induced Chilling Tolerance ofCold-Stored Hybrid Fortune Mandarin Fruits.J Agric Food Chem. 1999;47:2410-2414.

_______ , Catalase Enzyme Activity is Related to Tolerance ofMandarin Fruits to Chilling. Postharvest Bioi Technol. 2000;20:81-89.

SANCHEZ FERRER A, RODRIGUEZ LOPEZJN, GARcfA CANOVAS F, GARCIACARMONA F. Tyrosinase: A Comprehensive Review of its Mechanism. BiochemBiophys Acta. 1995; 1247: 1-11.

STEWART RJ, SAWYER BJB, BUCHELI CS, ROBINSON SP. Polyphenol Oxidase isInduced by Chilling and Wounding in Pineapple. AustJ Plant Physiol. 2001 ;28:181-191.

Page 11: CATALASA, PEROXIDASA Y POLIFENOLOXIDASA EN … · la actividad de catalasa (CAT), peroxidasa (POD) y polifenoloxidasa (PFO). Los fru-tos exhibieron un comportamienco climaterico luego

Acta Biol6gica Colombiano, Vol. 70 No_ 2, 2005 59

5TRYER L. Biochemistry. Freeman WH and Company Editors. New York; 1995.1: 195,554.

SWITALA J, LOEWEN PC. Diversity of Properties Among Catalases. ArchBiochem Biophys. 2002;401 :145-1 54.

TAKAHAMA U, EGA5HlRA T. Peroxidases in Vacuoles of Vicia {abo leaves.Phytochemistry .1991; 30:73-77.

ULRICH BH. Catalase. Methods of Enzymatic Analysis. New York: AcademicPress, Inc.; 1974. p. 673-684.

WANG CY. Chilling Injury of Crops of Tropical and Subtropical Origin. En:CRC Press Editors. Chilling Injury of Horticultural crops. Florida; 2000. p. 17-36.

ZHOU Y, DAHLERJM, UNDERHILL 5JR, WILLS RBH. Enzymes Associated withBlackheart Development in Pineapple Fruit. Food Chem. 2003;80:565-572.

ZOR T, SELLINGER Z. Linearization of the Bradford Protein Assay Increases its5ensivity: Theorical and Experimental Studies. Anal Biochem. 1996;236:302-308.