Fisiologia Pós-colheita

Universidade Federal do Pampa
Campus Itaqui
Fisiologia pós-colheita Respiração
Prof. Dr. Anderson Weber
2017
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
 Pode ser de dois tipos:
 Respiração anaeróbia  sem a utilização de O2,
também chamada de FERMENTAÇÃO.
 A quebra de uma molécula de glicose gera apenas
2ATPs.
 Respiração aeróbia  com a utilização de O2
 Processo pelo qual a glicose é degradada em CO2 e
H2O na presença de oxigênio.
 Rendimento: 36 ATPs por molécula de glicose
quebrada.
 Dividida em 3 fases
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Local de ocorrência
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Local de ocorrência
Mitocôndria
Citossol
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
NAD+
Etanol
Glicose
Cadeia transportadora
de elétrons
NADH
1,3-bifosfoglicerato
Pi
Aldeído Acético
Glicólise
NAD+
NADH
ADP
ATP
ADP
ATP
X
NAD H2
H2
FAD
X
NAD+
NADH
Piruvato
X
Lactato
= ↓ pH
X
Ciclo de Krebs
ATP
2eATP
Cit. b
2eCit. c
2eCit. a
ATP
2eCit. a3
2 O2 + 4 H+
X
2e-
Succinato
desidrogenase
Acetil-CoA
2 H2O
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Equação geral
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 36ATP
 Paradigma:
 Consome açúcar  “reduz” qualidade pós-colheita
 Produz energia celular  absolutamente necessária para vida
celular
 Produz intermediários para inúmeras rotas bioquímicas.
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Glicólise
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Glicólise
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Ciclo
de
Krebs
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Cadeia
de
transporte
de
elétrons
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Climatéricas
Taxa de respiração de manga (Var. Keitt) à 20°C
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Não-climatéricas
Taxa respiratória em tangeria Ponkan à 10 e 20°C
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Quociente respiratório: CO2/O2
 QR = 1 – açúcares
 QR > 1
Ac. Orgânicos (ricos em O2)
Respiração Anaeróbica
 QR < 1
Oxidação incompleta
Interrupção ciclo de Krebs
CO2 é utilizado em síntese
Substrato com relação C:O inferior a hexoses (gorduras,
proteínas)
 Efeito da temperatura sobre QR:
 Diferença de solubilidade e coeficiente de difusão dos gases
(CO2/O2) Baixa temperatura = CO2 solubilidade 35 x mais que O2
no suco
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Quociente respiratório: CO2/O2
 Carboidratos
 A proporção hidrogênio:oxigênio nos carboidratos é a mesma da
água (H2O). Assim, todo o oxigênio é usado para oxidar o
carbono até CO2.
C6H12O6 + 6O2
 A relação molar CO2/O2 = 1

6CO2 + 6H2O
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Quociente respiratório: CO2/O2
 Gorduras
 As gorduras possuem mais energia que os carboidratos porque
têm mais hidrogênio (e menos oxigênio) que os carboidratos –
que já estão ‘parcialmente’ oxidados até álcool, aldeído ou
cetona.
 O oxigênio consumido no metabolismo das gorduras é gasto
para oxidar também os hidrogênio (além do carbono):
C16H20O2 + 23O2  16CO2 + 16 H2O
Palmitato
O quociente respiratório será de 0,7:
QR=16CO2/23O2 = 0,7
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Quociente respiratório: CO2/O2
 Proteínas
 Os aminoácidos não são simplesmente oxidados como carboidratos
ou gorduras  Antes sofrem desanimação.
 O nitrogênio (e enxofre, quando existe) são eliminados ficando
o esqueleto carbonado disponível para oxidação;
 Os fragmentos ‘cetogênicos’ são oxidados até CO2 + H2O (através
do ciclo de Krebs, cadeia respiratória e fosforilação oxidativa).
 Para a albumina, o quociente respiratório seria:
C72H112N22O22S + 77O2  63 CO2 + 38 H2O + SO3- + 9 CO(NH2)2
Albumina
Uréia
QR = 63 CO2/77 O2 = 0,82
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Quociente respiratório: CO2/O2
Ácido oleico
C18H34O2 + 25,5O2  18CO2 + 17H2O
Q.R. = 18CO2/25,5O2 = 0,7
Ácido cítrico
C6H8O7 + 4,5O2  6CO2 + 4H2O
Q.R. = 6CO2/4,5O2 = 1,3
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Importância
Taxa respiratória
X
vida de prateleira
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Importância
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Importância
Maçãs
Vida pós-colheita: 6-8 semanas
Respiração 20°C: 10 mg CO2 kg-1 hr-1
Carambola
Vida pós-colheita: 1-6 semanas
Respiração 20°C: 40 mg CO2 kg-1 hr-1
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Importância
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Importância
Classe
Respiração a 5°C
Produto
(mg CO2 kg-1 h-1)
Muito baixa
<5
frutos secos: castanha, noz, avelã,
amêndoa, tâmara
Baixa
5-10
maçã, laranja, limão, uva, kiwi, cebola,
batata
Moderada
10-20
damasco, banana, cereja, figo, nectarina,
pêssego, pêra, ameixa, repolho, cenoura,
alface, pimentão, tomate
Alta
20-40
Morango, amora, framboesa, abacate,
feijão-fava e repolho
Muito Alta
40-60
Alcachofra, feijão-vagem, couve-debruxelas, flores
Extremamente Alta
>60
Aspargo, brocoli, champignon, ervilha,
espinafre, milho doce
Fonte: Saltveit, 2004.
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Fatores que afetam
 Temperatura
 Composição atmosférica
 Estresse físico
 Luz
 Estresse químico (ex. voláteis)
 Estresse de radiação
 Estresse hídrico
 Reguladores de crescimento
 Patógenos
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
 Respiração & Temperatura
 Temperatura é o fator mais importante na conservação
pós-colheita
 Determina a velocidade de reações químicas, incluíndo a
respiração
 Para cada incremento de 10oC, a respiração aumenta 2
a 4 vezes.
 A redução na temperatura também retarda/inibe o
desenvolvimento de patógenos
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
 Lei de Van't Hoff:
 A velocidade de reações biológicas aumenta 2 a 3 vezes
para cada incremento de 10°C
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Brackmann, 2009
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Steffens, 2007
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Amarante, 2008
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Respiração de frutos em função da temperatura (mg CO2/kg/h)
Espécie
Temperatura (°C)
0
5
10
20
25
Maçã
5
8
12
26
-
Pêssego
8
12
25
75
100
Morango
20
32
50
110
180
Brackmann, 1998
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Efeito da temperatura sobre a taxa de deterioração de produtos
não sensíveis a injúria pelo frio (KADER, 1985).
Temperatura
(°C)
Velocidade relativa Vida de prateleira
de deterioração
relativa
Perda
diária (%)
0
1,0
100
1
10
3,0
33
3
20
7,5
13
8
30
15,0
7
14
40
22,5
4
25
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Taxa respiratória de frutos em função do estádio de maturação e
temperatura (ml CO2 kg-1 h-1)
Maçã ‘Gala’
Maçã ‘Fuji’
Caqui ‘Fuyu’
Caqui ‘R. Forte’
0º C
10º C
20º C
V
0,47
3,34
10,00 (21x)
M
0,57
3,48
11,10 (19x)
V
0,58
2,77
8,32
(14x)
M
0,67
2,68
8,68
(13x)
V
0,49
4,39
7,67
(16x)
M
0,47
3,92
11,80 (25x)
V
0,78
6,84
22,00 (28x)
M
0,73
5,92
23,60 (32x)
STEFFENS & BRACKMANN, 2005
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Taxa de respiração em função da temperatura de armazenamento de frutos
(mg CO2 kg-1h-1) (Adaptado de Hardenburg, Watada & Wang, 1986)
Produto
Temperatura
0ºC
4-5ºC
10ºC
15-16ºC
20-21ºC
26-27ºC
Abacate
-
20-30
-
62-157
74-347
118-428
Abacaxi (verde-maduro)
-
2
4-7
10-16
19-29
28-43
Ameixa Wickson
2-3
49
7-11
12
18-26
28-71
Banana (verde)
-
-
-
21-23
33-35
-
Banana (maturação)
-
-
21-39
25-75
33-142
50-245
Caqui "Japanese"
-
6
-
12-14
20-24
29-40
Figo (fresco)
-
11-13
22-23
49-63
57-95
85-106
Laranja
2-5
4-7
6-9
13-24
22-34
24-40
Morango
12-18
16-23
49-95
71-92
102-196
169-211
3-6
5-11
14-20
18-31
20-41
-
-
10-22
-
45
75-151
120
Maçã
Manga
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
Temperatura
Taxa de respiração em função da temperatura de armazenamento de frutos
(mg CO2 kg-1h-1) (Adaptado de Hardenburg, Watada & Wang, 1986)
Produto
Temperatura
0ºC
4-5ºC
10ºC
15-16ºC
20-21ºC
26-27ºC
Melão "Cantaloupe"
5-6
9-10
14-16
34-39
45-65
62-71
Melão "Honey Dew"
-
3-5
7-9
12-16
20-27
26-35
Melancia
-
3-4
6-9
-
17-25
-
Mamão
-
4-
-
18-22
-
39-88
Pêssego
4-6
16
33-42
59-102
81-122
Pera "Bartlett"
3-7
8-10
15-60
30-72
-
Pera "Kieffer"
2
-
11-24
15-28
20-29
8
10-12
-
25-30
Uva
1-2
-
Inferência sobre a vida de prateleira
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
O2 e CO2
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
O2 e CO2
A.I.
AC/1°C
ACD-FC/1°C
ACD-QR1,5/1°C
ACD-QR1,5/MCP/1°C
ACD-QR2/1°C
ACD-QR2/1,5°C
CV (%)
Weber, 2013
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
O2 e CO2
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
O2 e CO2
Figure 5 Respiration of ‘Conference’ pear during 6 months
of storage. C02 measurements were carried out every 2
months and during shelflife at 20 °C. Vertical bars indicate
standard deviation of the replicates.
Fisiologia Pós-colheita - Respiração Celular
O2 e CO2
 CO2 afeta a atividade da Succinato desidrogenase do ciclo de
krebs