Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Ciências Farmacêuticas Identificação, caracterização e valorização de mangas com distúrbio fisiológico por meio de métodos instrumentais Fernanda Campos Alencar Oldoni Tese apresentada ao Programa de Pós- graduação em Alimentos e Nutrição para obtenção do título de Doutora em Alimentos e Nutrição. Área de Concentração: Ciência de Alimentos. Orientador: Prof. Dr. Marcos David Ferreira Coorientador: Prof. Dr. Luiz Alberto Colnago Araraquara 2022 Identification, characterization and valorization of mangoes with physiological disorders through instrumental methods Fernanda Campos Alencar Oldoni Tese apresentada ao Programa de Pós- graduação em Alimentos e Nutrição para obtenção do título de Doutora em Alimentos e Nutrição. Área de Concentração: Ciência de Alimentos. Orientador: Prof. Dr. Marcos David Ferreira Coorientador: Prof. Dr. Luiz Alberto Colnago Araraquara 2022 Oldoni, Fernanda Campos Alencar. O532i Identificação, caracterização e valorização de mangas com distúrbio fisiológico por meio de métodos instrumentais / Fernanda Campos Alencar Oldoni. – Araraquara: [S.n.], 2022. 159 f. : il. Tese (Doutorado) – Universidade Estadual Paulista. “Júlio de Mesquita Filho”. Faculdade de Ciências Farmacêuticas. Programa de Pós Graduação em Alimentos e Nutrição. Área de Concentração em Ciência de Alimentos. Orientador: Marcos David Ferreira. Coorientador: Luiz Alberto Colnago. 1. Mangifera indica L. 2. Colapso interno. 3. Análises espectroscópicas. 4. Qualidade de frutos. 5. Voláteis de aroma. 6. Filmes comestíveis. I. Ferreira, Marcos David, orient. II. Colnago, Luiz Alberto, coorient. III. Título. Diretoria do Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação - Faculdade de Ciências Farmacêuticas UNESP - Campus de Araraquara CAPES: 33004030055P6 Esta ficha não pode ser modificada UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Câmpus de Araraquara Identificação, caracterização e valorização de mangas com distúrbio fisiológico por meio de métodos instrumentais TÍTULO DA TESE: CERTIFICADO DE APROVAÇÃO AUTORA: FERNANDA CAMPOS ALENCAR OLDONI ORIENTADOR: MARCOS DAVID FERREIRA COORIENTADOR: LUIZ ALBERTO COLNAGO Aprovada como parte das exigências para obtenção do Título de Doutora em ALIMENTOS E NUTRIÇÃO, área: Ciência dos Alimentos pela Comissão Examinadora: Prof. Dr. MARCOS DAVID FERREIRA (Participaçao Virtual) EMBRAPA Instrumentacao Agropecuaria Profa. Dra. KATIA SIVIERI (Participaçao Virtual) Faculdade de Ciências Farmacêuticas - UNESP- Araraquara Profa. Dra. MILENA MARTELLI TOSI (Participaçao Virtual) Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos / Universidade de São Paulo Profa. Dra. MARTA HELENA FILLET SPOTO (Participaçao Virtual) Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição / Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz do Câmpus de Piracicaba da USP Araraquara, 27 de abril de 2022 Faculdade de Ciências Farmacêuticas - Câmpus de Araraquara - Rodovia Km 1 , 14800903 http://www2.fcfar.unesp.br/#!/pos-graduacao/alimentos-e-nutricao/CNPJ: 48.031.918/0025-00. i Dedico à minha família e a todos que cruzaram meu caminho durante a minha trajetória acadêmica. ii Agradecimentos À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES, pela bolsa concedida, Código de Financiamento 001. Ao professor Dr. Marcos David Ferreira pela orientação ao longo de todo o doutorado. Ao professor Dr. Luiz Alberto Colnago pela confiança, amizade e coorientação. A Deus. Para Ele me faltam palavras para descrever todo o amor incondicional. Ao meu marido Henrique Oldoni pelo companheirismo, confiança, colo, amor. Reviveria todos os momentos com você por mais infinitos anos. O seu coração é grandioso e gostaria que todos pudessem se espelhar no homem que você é. Obrigada por tudo! À minha família por todo apoio e amor. Em especial: minha mainha (Adeliana Campos Belarmino Alencar), minha sobrinha (Letícia Alencar de Castro), minhas irmãs (Ricelly Campos Alencar e Viviane Campos Alencar). Sem o apoio, colo e amor de vocês, eu nada seria. Vocês sempre acreditaram em mim. Obrigada por tudo! Ao meu painho Oliveira Siqueira Alencar (in memoriam). Ao meu cunhado Robério Barreto Duarte (in memoriam). Aos analistas, bolsistas e estagiários da Embrapa Instrumentação pelo apoio durante a realização dos experimentos. À Faculdade de Ciências Farmacêuticas - UNESP. À Embrapa Instrumentação pela utilização da infraestrutura laboratorial. À CEAGESP e a todos do Centro de Qualidade Hortigranjeira – CQH. Obrigada! iii Resumo Objetivo: O estudo objetivou: i) avaliar o uso de técnicas espectroscópicas não destrutivas para identificação do colapso interno em frutos de manga Palmer; ii) caracterizar o perfil mineral e compostos orgânicos voláteis de modo a identificar se frutos acometidos pelo colapso possuem qualidade sensorial e nutricional para ser destinado a outras finalidades na indústria alimentícia, reduzindo o desperdício alimentar. iii) Avaliar o uso de polpa de manga com colapso interno para elaboração de filmes para uso em revestimentos comestíveis. Metodologia: Frutos de manga cv. Palmer foram selecionados quanto à ausência de danos mecânicos, lesões por insetos, podridões, uniformidade de tamanho e peso, lavados e sanitizados para desinfecção e secos em temperatura ambiente. Posteriormente foram mantidos em câmara fria a 15 °C, e analisados quando maduros por meio das espectroscopias de infravermelho próximo (NIR), médio (MIR) e de ressonância magnética nuclear no domínio do tempo (RMN-DT). O perfil mineral e de voláteis orgânicos foram analisados com espectrometria de emissão óptica de plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) e cromatografia gasosa e espectrometria de massa, respectivamente. Os filmes comestíveis de mangas com colapso foram preparados com a homogeneização da polpa e produzidos por casting contínuo. Resultados: Os dados de NIR, MIR e RMN-DT foram analisados com um algoritmo de regressão logística simples, obtendo predições de 83,9% 79,2% e 67,7%, respectivamente. Os resultados obtidos para a classificação de mangas com e sem colapso, com técnicas de mineração de dados foram de até 77,5%. Frutos com colapso interno apresentam menor firmeza (2.91 N), conteúdo de fibra (12%) e maior pH (5,57). Na composição mineral maiores teores de N na casca (9.4 g kg-1) e polpa (9.6 g kg- 1), P na polpa (1,9 g kg-1), K (14,6 g kg-1), S (0,9 g kg-1), B (6,3 mg kg-1) e menor teor de Ca na casca (2,1 g kg-1). Isso demonstra a importância do estudo para identificar e compreender a associação dos parâmetros na ocorrência do distúrbio em mangas ‘Palmer’. A análise de componentes principais (PCA) e análise discriminante de mínimos quadrados parciais (PLS-DA) dos dados mostram que a cor, a firmeza e os compostos voláteis são importantes para fornecer informações sobre as alterações fisiológicas causadas pelo colapso interno. Os compostos voláteis ácido metacrílico, éster etílico, etanoato de isopentil, óxido de limoneno, (E)-2-pentenal, tetradecano e γ-elemeno foram identificados como marcadores químicos de colapso interno. Filmes obtidos a partir de polpas de manga com maior teor de colapso interno apresentam menor espessura e permeabilidade ao vapor d'água, e maior alongamento e opacidade, além de apresentarem um tempo de compostagem curto (10 dias). As propriedades físicas dos filmes comestíveis de manga são influenciadas pela composição físico-química da polpa, que originalmente muda com a progressão colapso interno. Conclusão: Foi obtido um bom desempenho da técnica de mineração de dados para a classificação de mangas com e sem colapso, demonstrando uma capacidade de acurácia acima de 60%. A classificação das mangas conforme a presença e ausência de colapso com base no algoritmo de regressão logística simples apresentou boa sensibilidade de predição do colapso por meio das técnicas de NIR e MIR. A composição mineral dos frutos de manga ‘Palmer’ mostra-se como indicativo da existência do colapso interno, com destaque para os macronutrientes nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e enxofre e do micronutriente boro. Identificar a composição mineral permite auxiliar um bom iv manejo no pomar, reduzindo o colapso interno e garantindo a qualidade pós- colheita em frutos de manga. A detecção de compostos voláteis pode ser utilizada para futuras separações entre mangas com e sem colapso na pós-colheita, porém, mais estudos são necessários para entender como a expressão de compostos voláteis está associada às mangas com a presença desse distúrbio fisiológico. Filmes de polpas de manga com colapso produzidos por casting continuous apresentam boas características como invólucro em alimentos. Palavras-chave: Mangifera indica L.; colapso interno; análises espectroscópicas; qualidade de frutos; voláteis de aroma; filmes comestíveis. v Abstract Objective: The study aimed to: i) evaluate the use of non-destructive spectroscopic techniques to identify internal collapse in Palmer mango fruits; ii) characterize the mineral profile and volatile organic compounds in order to identify whether fruits affected by collapse have sensory and nutritional quality to be used for other purposes in the food industry, reducing food waste. iii) Evaluate the use of mango pulp with internal breakdown for the elaboration of films for use in edible coatings. Methodology: Mango fruits cv. Palmer were selected for absence of mechanical damage, insect injury, rot, uniformity in size and weight, washed and sanitized for disinfection, and dried at room temperature. Subsequently, they were kept in a cold chamber at 15 °C, and analyzed when ripe by means of near- infrared (NIR), medium (MIR) and time-domain nuclear magnetic resonance (DT- NMR) spectroscopy. The mineral and organic volatiles profile were analyzed with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and gas chromatography and mass spectrometry, respectively. Edible films of collapsed mangoes were prepared with pulp homogenization and produced by continuous casting. Results: The NIR, MIR and NMR-DT data were analyzed with a simple logistic regression algorithm, obtaining predictions of 83.9%, 79.2% and 67.7%, respectively. The results obtained for the classification of mangoes with and without collapse, with data mining techniques were up to 77.5%. Fruits with internal breakdown have lower firmness (2.91 N), fiber content (12%) and higher pH (5.57). In the mineral composition, higher levels of N in the peel (9.4 g kg-1) and pulp (9.6 g kg-1), P in the pulp (1.9 g kg-1), K (14.6 g kg-1), S (0.9 g kg-1), B (6.3 mg kg-1) and lower Ca content in the peel (2.1 g kg-1). This demonstrates the importance of the study to identify and understand the association of parameters in the occurrence of the disorder in 'Palmer' mangoes. Principal component analysis (PCA) and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) of the data show that color, firmness and volatile compounds are important in providing information about the physiological changes caused by internal breakdown. The volatile compounds methacrylic acid, ethyl ester, isopentyl ethanoate, limonene oxide, (E)-2-pentenal, tetradecane and γ-elemene were identified as chemical markers of internal collapse. Films obtained from mango pulps with higher internal collapse content have less thickness and permeability to water vapor, and greater elongation and opacity, in addition to having a short composting time (10 days). The physical properties of edible mango films are influenced by the physicochemical composition of the pulp, which originally changes with the progression of internal collapse. Conclusion: A good performance of the data mining technique was obtained for the classification of mangos with and without collapse, demonstrating an accuracy capacity above 60%. The classification of sleeves according to the presence and absence of collapse based on the simple logistic regression algorithm showed good sensitivity for predicting collapse using the NIR and MIR techniques. The mineral composition of 'Palmer' mango fruits is indicative of the existence of internal breakdown, with emphasis on the macronutrients nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and sulfur and the micronutrient boron. Identifying the mineral composition allows for a good management in the orchard, reducing internal collapse and ensuring post-harvest quality in mango fruits. The detection of volatile compounds can be used for future separations between mangoes with and without post-harvest collapse, however, more studies are needed to understand how the expression of volatile compounds vi is associated with mangoes with the presence of this physiological disorder. Collapsed mango pulp films produced by continuous casting have good characteristics as a food wrapper. Key-words: Mangifera indica L.; internal breakdown; spectroscopic analyses; fruit quality; aroma volatiles; edible films. Sumário Página Resumo Iii Abstract V Introdução expandida 3 Capítulo 1. Predição não destrutiva de distúrbio fisiológico em manga “Palmer” usando técnicas espectroscópicas 15 Introdução 17 Material e Métodos 19 Resultados e Discussão 23 Conclusão 29 Referências 30 Capítulo 2. Composição mineral de frutos de manga com colapso interno assistida por ICP-OES 32 Introdução 34 Material e Métodos 35 Resultados e Discussão 41 Conclusão 52 Referências 53 Capítulo 3. Fruit quality parameters and volatile compounds from 'Palmer' mangoes with internal breakdown 59 Introduction 62 Material and methods 63 Results and discussion 67 Conclusion 81 References 83 Capítulo 4. Valorization of mangoes with internal breakdown through the production of edible films by continuous solution casting 96 Introduction 99 Material and methods 100 Results and discussion 107 Conclusion 121 References 122 Considerações Finais 129 Referências 130 Apêndices 140 3 Introdução expandida A manga (Mangifera indica L.) é um dos frutos mais importantes e populares no Brasil devido à sua fácil adaptação a diferentes climas (subúmidos a semiáridos), disponibilidade de variedades melhoradas e sua riqueza como fonte de vitaminas e minerais (1,2). O país ocupa a sétima posição de maior produtor de manga no mundo (3). Além de ser autossuficiente na produção de manga, o Brasil também é o maior exportador da fruta, com 179 mil toneladas exportadas em 2016 (4). Pertencente à família Anacardiaceae, a manga é a cultura mais difundida nas áreas tropicais e subtropicais do mundo. Ela é amplamente consumida no mundo devido à sua suculência, sabor exótico e valor nutricional. A qualidade dos atributos de seus frutos, como cor, aroma, sabor, sabor e textura, é de grande importância comercial (5). Além disso, seu fruto é rico em carotenóides, ácido ascórbico, fibras, polifenóis, quercetina e mangiferina (6), compostos bioativos que contribuem para a promoção da saúde humana, confirmando a importância e a qualidade dos seus frutos devido ao crescente interesse do consumidor. A manga é classificada como um fruto climatérico, cujo início do amadurecimento é marcado por um considerável aumento da taxa respiratória e da produção de etileno (climatérico), e, em seguida, ocorre um declínio acentuado que sinaliza o início da senescência (7). Sua vida útil é limitada devido à alta taxa de respiração, produção de etileno e amadurecimento excessivo, pragas, doenças que resultam cumulativamente nas perdas pós- colheita de nutrientes valiosos e no valor de mercado. Aliado a isso, a rejeição 4 pelo consumidor de mangas frescas é atribuída à maturação imprópria dos frutos, injúrias mecânicas causadas durante a colheita ou manuseio no campo (8). O consumo de manga vem crescendo juntamente com a exigência dos consumidores por frutos de qualidade. Contudo, o mercado nacional e internacional tem enfrentado diferentes questões relacionadas ao manejo de frutas na fase pós-colheita (9). A redução da qualidade dos frutos causa perdas econômicas significativas (10) para produtores, comerciantes, distribuidores e exportadores, que têm seus lucros diminuídos e o prestígio de seu produto comprometido, quanto para os consumidores, que irão ter à sua mesa a disponibilização de menos produto, maiores preços e mangas com qualidade mercadológica inferior (11,12). Os dados de perdas e desperdícios de alimento no mundo são alarmantes, estima-se que se perde ou se desperdiça 1,3 bilhão de toneladas de alimentos todos os anos no mundo (13). Com esse número seria possível abastecer as necessidades nutricionais das 815 milhões de pessoas que, em 2016, estavam subalimentadas (14). No Brasil, estima-se que aproximadamente 10% dos alimentos produzidos são perdidos ou desperdiçados. Com o crescimento da população mundial, em 2050 a população deve atingir 9,8 bilhões de pessoas. Para abastecer esse número de pessoas é necessário que a produção de alimentos cresça de 60 a 70% (15). A manga é considerada um produto frutícola de grande importância nutricional e econômica (16). Do ponto de vista nutricional é uma excelente 5 fonte de antioxidantes preventivos do câncer e possui níveis significativos de betacaroteno e de vitaminas A e C (17). Do ponto de vista econômico, a manga tem uma expressiva contribuição na exportação de fruta brasileira, sendo o Vale do São Francisco responsável por mais 84% das exportações do fruto in natura (18), contribuindo para o Brasil ser um dos maiores exportadores de manga, com quase 10% do mercado mundial (19), portanto, com significativa importância econômica e social para o país. Como todos os frutos, a manga pode ter a sua qualidade comprometida por diversos fatores, tornando-se uma preocupação nas cadeias comerciais (20). Um dos fatores que contribuem para as perdas em frutos de manga é o distúrbio fisiológico denominado de colapso interno, o qual constitui-se em uma das principais desordens que causam perdas na pós-colheita (21). O termo colapso é utilizado para descrever um ou mais distúrbios fisiológicos em frutos de manga caracterizados pelo amadurecimento prematuro e desigual do mesocarpo, o que resulta em desequilíbrios no metabolismo induzidos por causas diversas, geralmente relacionadas a fatores ambientais na pré ou pós-colheita, contribuindo ao colapso celular e ao surgimento de áreas escuras e aquosas na polpa (22). Algumas causas já foram identificadas, porém, a dificuldade para equacionar o problema ainda persiste. Pelo fato do problema ter se tornado cosmopolita e de difícil solução da possível causa, muitos produtores, na tentativa de minimizar as perdas, têm colhido os frutos fisiologicamente imaturos e aplicado etefon (regulador 6 de crescimento) na fase de pré-colheita, ou imediatamente após a colheita para acelerar o amadurecimento dos mesmos (23). Essa prática aparentemente resolveria o problema, porém, houve redução na qualidade, produzindo frutos com baixos teores de sólidos solúveis e sem sabor, oferecendo ao mercado frutos de baixa qualidade, além de enfrentar problemas com maiores custos de produção. De acordo com Filgueiras et al. (24), o distúrbio pode ser caracterizado de diferentes maneiras, dentre eles: cavidade na extremidade do pedúnculo (stem-end cavity): caracterizado, inicialmente, pela desintegração do sistema vascular na região de ligação entre o pedúnculo e o endocarpo, na fase pré-colheita. Essa desintegração é seguida da formação de um espaço vazio, podendo ocorrer escurecimento do tecido (Fig. 1A); Nariz mole (soft nose): caracterizado pelo amadurecimento parcial da polpa na extremidade oposta ao pedúnculo (Fig. 1B); Semente gelatinosa (jelly seed): apresenta-se com um amadurecimento avançado próximo ao caroço do fruto (Fig. 1C); Tecido esponjoso (spongy tissue): caracterizado pelo amadurecimento de áreas na polpa que se assemelham a uma esponja com uma coloração acinzentada (Fig. 1D). 7 Figura 1. Sintomas do distúrbio fisiológico conhecido como colapso interno em mangas em pós-colheita. Cavidade na extremidade do pedúnculo (A), nariz mole (B), semente gelatinosa (C), tecido esponjoso (D). Foto: Oldoni, FCA (A e D) e De Oliveira, SL (B e C). As causas do colapso são bastante complexas e ainda não são totalmente esclarecidas, porém, existem relatos de que o desequilíbrio nutricional especialmente entre os nutrientes nitrogênio e cálcio (25) podem atenuar o distúrbio e influenciar na qualidade e na aparência dos frutos. Fatores associados ao material genético do fruto também são mencionados, uma vez que, variedades submetidas às mesmas condições de ambiente e manejo, diferem entre si quanto a susceptibilidade à desordem (26). Embora algumas das prováveis causas tenham sido identificadas, ainda há dificuldade para solucionar o problema. O distúrbio tem ocasionado enormes prejuízos econômicos, principalmente por ser de difícil detecção externamente, sendo na maioria das vezes constatado apenas no momento do consumo. O problema do colapso interno é abordado pela comunidade científica desde a década passada e, de acordo com Pinto (27), os danos causados pelo distúrbio na Índia foram de ordem de 30%. Malo e Campbell (28), (A) (B) (C) (D) 8 relataram que na Flórida os danos por colapso levaram a uma perda de 50% dos frutos. Na Austrália, Meurant et al. (29) afirmaram que em determinados pomares chegou-se a 100% dos frutos comprometidos pelo distúrbio, causando enormes prejuízos aos produtores. Atualmente, o problema ainda persiste, no Quênia, as perdas devido a este distúrbio são estimadas em 30% (30). Em geral, a desvalorização do produto afetado chega a 60% (23). Frente ao problema, a busca por alternativas que identifiquem e caracterizem o colapso em mangas antes de chegar ao consumidor final é de fundamental importância para que os frutos sejam destinados a outras finalidades, reduzindo perdas e desperdícios na cadeia produtiva. Previamente à aplicação de métodos para identificação e caracterização do colapso interno em mangas ‘Palmer’, uma pesquisa com 30 atacadistas foi desenvolvida na CEAGESP, localizada em São Paulo – SP em parceria com a Embrapa Instrumentação, São Carlos – SP. O estudo teve como objetivo investigar e explorar o distúrbio fisiológico por meio de aplicação de questionários. Os mesmos foram fundamentados com base na literatura e na percepção dos atacadistas acerca do colapso interno (Apêndice A). Os atacadistas que concordaram em colaborar com o questionário assinaram um termo de consentimento livre esclarecido (Apêndice B). A partir dos dados coletados foi possível compreender melhor as causas e traçar um perfil para caracterização do colapso interno. A avaliação dos questionários foi realizada por meio da análise descritiva e o resultado publicado no Simpósio Nacional de Instrumentação Agropecuária – 2019 (Apêndice C). 9 Atualmente, métodos não invasivos têm sido empregados para avaliar a qualidade interna dos frutos aos quais permitem a medição e análise de frutos individuais (31). Como o próprio nome diz, os métodos não são invasivos, ou seja, permite manipular os frutos sem destruí-los. As técnicas são conhecidas como espectroscópicas, que de acordo com Dufour (32), a espectroscopia é o estudo da interação da radiação eletromagnética com a matéria, podendo ser dividida em regiões de energia. As técnicas espectroscópicas são utilizadas para avaliação dos atributos de qualidade interna e externa de produtos hortícolas de maneira não invasiva. Estas técnicas incluem a ressonância magnética nuclear no domínio do tempo e por imagem (33,34) e as espectroscopias no infravermelho próximo (31) e médio (35). A espectroscopia por ressonância magnética nuclear (RMN) pode ser subdividida em aplicações em baixa e alta resolução. As técnicas não destrutivas de ressonância magnética de baixo campo ou também chamada de RMN no domínio do tempo (RMN-DT) e por imagem (RMNI) têm sido aplicadas para avaliar a qualidade interna em uma ampla variedade de espécies frutíferas. Zhang e McCarthy (34) estudaram a relação entre os atributos de qualidade como o teor de sólidos solúveis (SS), acidez titulável (AT), pH e ratio (SS/AT) e o tempo de relaxamento T2 em frutos de romã cv. Wonderful e relataram uma forte correlação entre o T2 e o teor de SS. Flores et al. (36) avaliaram o potencial da RMN-DT, por meio dos sinais de decaimento da sequência CPMG, para classificar laranjas intactas em classes de baixo (classe 1) e alto (classe 2) teor de SS. Posteriormente, 10 foi realizada a aceitação sensorial que corroborou com a classificação instrumental, o qual revelou que os sucos da classe 2 eram mais doces que os sucos da classe 1 dentro de um intervalo de 95% de confiança. Em trabalho realizado por Pereira et al. (37), também foi possível classificar ameixas intactas por diferentes classes do teor de SS, totalizando 89% (classe 1), ameixas menos doces e mais de 93% (classe 2) para ameixas mais doces, com um nível de 95% de confiança. Khoshroo et al. (38) investigando a viabilidade da RMNI para avaliar a maturação de romãs, encontraram uma acurácia de classificação de 100%, 98,47% e 100% para frutos semi-maduros, maduros e super maduros, respectivamente. Outra aplicação da técnica é em avaliar danos causados por insetos (39), colapso em nectarinas (40) e injúrias em maçãs (41). Detectar espaços vazios em melancia (42), detectar e monitorar o desenvolvimento do escurecimento interno em maçãs 'Fuji' e peras 'Conferência' (43,44) e doença interna em romãs (39). Zur et al. (45) utilizaram a RMNI para prever a incidência da divisão de frutos de mandarinas cv. Nova. As plantas foram submetidas a baixos e altos níveis de irrigação e analisando as dimensões do tecido interno, os autores foram capazes de predizer a incidência da divisão dois meses antes da primeira aparição do distúrbio no campo pelas dimensões do umbigo. A radiação de infravermelho corresponde à parte do espectro eletromagnético situada entre a região do visível e das micro-ondas, subdivido em infravermelho próximo (4000-12500 cm-1), infravermelho médio (400-4000 cm-1) e distante (100-400 cm-1) (32). Estudos têm demonstrado o potencial 11 das técnicas não destrutivas de infravermelho próximo (NIR) e médio (MIR) para caracterização quantitativa em frutos. O NIR tem sido utilizado para avaliar a qualidade interna de frutos frescos, como pêssego (46) e manga (47). Estudos mostraram que o NIR tem a capacidade de avaliar o teor de sólidos solúveis e matéria seca em frutos de mangas maduras cv. Caraboa (48). Maniwara et al. (49) com o objetivo de determinar os atributos de qualidade interna, usaram a faixa de comprimento de onda de 600 a 1090 nm para avaliar o teor sólidos solúveis, acidez titulável e ácido ascórbico no maracujá. O caminho óptico do fruto (considerado um dos pontos mais importantes durante a aquisição espectral NIR) e a densidade óptica (DO) podem diferir significativamente devido às diferenças no tamanho do fruto, da espessura da casca e formato (50,51). A manga apresenta uma casca fina e, como a casca dos frutos é parte do caminho da luz, o espectro de DO variará dependendo das mudanças na DO da casca (50). A partir dessa premissa, a espessura da barreira óptica afeta a profundidade de penetração (52). Apesar do desafio da espessura óptica de algumas cascas de frutos, o NIR tem sido usado com sucesso para detectar defeitos da superfície do pêssego (53), distúrbios do kiwi (lesão por frio e podridão de frutos) durante o armazenamento (54) e ruptura da casca em mandarinas (55). Arendse et al. (56) avaliando escaldadura da casca, distúrbio fisiológico que se manifesta durante o armazenamento e transporte em frutos de romã, conseguiram uma precisão na classificação de frutos de 100% saudáveis, 92,6% com escurecimento moderado e 93% com escurecimento severo utilizando o NIR. 12 A técnica da espectroscopia no MIR permite a identificação de moléculas orgânicas e a caracterização de grupos funcionais, tais como polissacarídeos (8). Ela tem se mostrado adequada no auxílio em análises de qualidade de alimentos, como também para estimar a composição de várias amostras dos mesmos, principalmente de produtos líquidos como sucos (57). Em trabalho realizado por Macedo (58), foi possível identificar e quantificar a adulteração em leite bovino. Rodriguez-Saona e Allendorf (59) quantificaram os carotenoides presentes em suco de tomate, e Cadavid (60) analisou amostras de suco de tomate, determinando o teor de sólidos solúveis, pH, glicose, frutose e viscosidade. Bureau et al. (61,62) utilizaram a espectroscopia MIR para determinar os teores de açúcar, ácido orgânico e polifenol em damasco e maçã. Em estudo com espectroscopia do MIR conduzido por Kos et al. (63) na detecção de infecção fúngica em milho, foi possível descrever que dois aglomerados compostos por grãos brancos e contaminados eram obviamente distinguíveis pela análise de componentes principais (PCA) com precisão de 79%. De acordo com Khaled (64), pode-se observar que a espectroscopia NIR pode detectar doenças com uma precisão de 90 a 96%. No entanto, para espectroscopia MIR, pode-se ter uma precisão de 79 a 92%. Diante disso, as técnicas tornam-se promissoras na avaliação rápida, não invasiva e econômica para detecção e monitoramento da qualidade dos frutos, despertando interesse na indústria, a partir da crescente demanda do consumidor por garantia de qualidade externa e interna de produtos frescos. 13 Os métodos não destrutivos permitem a mínima manipulação da amostra, garantindo o controle de qualidade de frutas e hortaliças ao longo de um período, tornando-se possível o monitoramento durante transporte, armazenamento e comercialização e sem geração de resíduos (65,66). A caracterização do perfil mineral e volátil de frutos com colapso interno também são ferramentas que auxiliam identificar diferenças entre os grupos de frutos sintomáticos e assintomáticos. A partir da caracterização, é possível traçar uma estratégia de manejo que diminua a perda na pós-colheita de mangas, além de permitir identificar se os frutos são seguros para serem consumidos. Diante do exposto, o objetivo do trabalho foi avaliar o uso de técnicas não destrutivas como as espectroscopias de ressonância magnética nuclear no domínio do tempo (RMN-DT), infravermelho próximo (NIR) e médio (MIR), para identificação do colapso interno em frutos intactos. Além da caracterização do perfil mineral e volátil por meio das técnicas de espectrometria de emissão óptica de plasma acoplado indutivamente (ICP- OES) e compostos orgânicos voláteis por microextração em fase sólida (SPME) e cromatografia gasosa e espectrometria de massa (GC-MS), visando identificar se frutos acometidos pelo colapso possuem qualidade nutricional para serem destinados a outras finalidades na indústria alimentícia, reduzindo o desperdício alimentar. 14 Capítulo 1. Predição não destrutiva de distúrbio fisiológico em manga “Palmer” usando técnicas espectroscópicas Oldoni, F.C.A, Colnago, L. A., e Ferreira, M. D 16 Predição não destrutiva de distúrbio fisiológico em manga “Palmer” usando técnicas espectroscópicas Resumo O colapso interno apresenta-se como um problema em todas as regiões produtoras de manga e causa enormes prejuízos econômicos, principalmente por ser de difícil detecção externa, sendo muitas vezes constatado apenas no momento do consumo. As técnicas espectroscópicas de ressonância magnética nuclear e na região do infravermelho têm sido utilizadas como métodos não invasivos para avaliação da qualidade interna de frutos, como alternativa aos métodos tradicionais. Neste contexto, as técnicas de mineração de dados permitem verificar as relações existentes entre os dados espectrais da manga e a presença ou ausência do colapso interno. Para isso, utilizou-se o algoritmo de regressão logística simples para predição de mangas ‘Palmer’ quanto ao distúrbio fisiológico. Diante disso, o objetivo do trabalho foi desenvolver modelos de predição para diferenciar frutos com e sem colapso interno na pós-colheita de manga ‘Palmer’ com o auxílio de ferramentas quimiométricas de pré-tratamento dos espectros e regressão logística simples. Frutos de manga cv. Palmer, destinados ao consumo in natura, foram obtidos diretamente da CEAGESP, oriundos da região Nordeste. A ocorrência de colapso interno foi avaliada em todos os frutos. A amostra foi composta por 120 frutos, dos quais 80 utilizados no conjunto de treinamento e outros 40, utilizados para o conjunto teste, sendo incluídos frutos com e sem colapso interno. Com base no algoritmo de regressão logística simples, foi obtido uma boa sensibilidade de predição por meio das técnicas de NIR (83,9%) e MIR (79,2%) e moderada sensibilidade com a utilização da técnica de RMN (67,7%). Os resultados obtidos mostram-se promissores, com uma capacidade de precisão de até 77,5% com a utilização da técnica de mineração de dados para a classificação de mangas com e sem colapso do cv. Palmer. Palavras-chave: Mangifera indica L., colapso interno, técnicas espectroscópicas, mineração de dados, aprendizagem de máquinas. 17 1. INTRODUÇÃO A manga (Mangifera indica L.) é uma fruta perecível e está sujeita a perdas quantitativas e qualitativas durante o seu transporte, comercialização e consumo (Ntsoane et al., 2019). As perdas de frutos são acentuadas quando há o desenvolvimento de distúrbios fisiológicos, alguns dos quais se desenvolvem internamente nos últimos estágios de amadurecimento, ou seja, quando o fruto está apto para o consumo (Brecht, 2019; Brecht et al., 2019). Um dos distúrbios fisiológicos que afeta a manga é conhecido como semente gelatinosa, e é caracterizada por um tecido transparente ao redor da semente com consistência gelatinosa que eventualmente se torna um anel marrom envolvendo a semente (Brecht et al., 2019). Os sintomas do distúrbio são geralmente associados à nutrição e amadurecimento pré-maturo dos frutos (Raymond et al., 1998; Brecht et al., 2019). O distúrbio fisiológico ao se desenvolver nos estágios finais da maturação torna-se de difícil detecção externa, sendo muitas vezes constatado apenas pelo consumidor final. A partir disso, técnicas que viabilizem a identificação de frutos no momento da colheita, sem destruí-los, garantiria a comercialização de mangas de qualidade, aumentando a confiança do consumidor final. Técnicas não destrutivas disponíveis para analisar propriedades químicas e físicas em frutos configurariam um cenário ideal para prever problemas antes de chegar à mesa do consumidor. Diversas técnicas espectroscópicas têm sido utilizadas para a avaliação dos atributos de qualidade interna e externa de produtos hortícolas 18 de maneira não invasiva. Estas técnicas incluem espectroscopia da ressonância magnética nuclear no domínio do tempo (Marcone et al., 2013; Zhang e McCarthy, 2013), infravermelho próximo (Nicolai et al., 2007) e médio (Müller et al., 2011). Uma forma de interpretar dados espectroscópicos é por meio da modelagem. A utilização de modelos com fins de predição pode ser aplicada para distinguir frutos com e sem colapso, tornando-se uma ferramenta importante. A modelagem logística é uma técnica de classificação probabilística utilizada para representar uma resposta binária de um preditor. Nesse caso, o modelo infere a probabilidade de uma observação pertencer a um grupo. Através do modelo logístico pode-se avaliar o impacto que as variáveis explicativas (independentes) exercem sobre a variável resposta (Khatiwada et al., 2016; Garson, 2010). No presente trabalho, as variáveis respostas do tipo categórica binária (ou dicotômica), para classificação de frutos de manga sem e com colapso, foram representadas genericamente por “0” e “1”, respectivamente. Diante do exposto o objetivo do trabalho foi desenvolver modelos de predição para diferenciar frutos com distúrbios fisiológicos de sadios na pós- colheita de manga. 19 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Obtenção da matéria-prima Frutos de manga cv. Palmer, destinados ao consumo in natura, foram obtidos diretamente da CEAGESP, oriundos da região Nordeste. Os frutos foram selecionados quanto à ausência de danos mecânicos, lesões por insetos, podridões, uniformidade de tamanho e peso e, posteriormente, foram levados ao laboratório de pós-colheita da Embrapa Instrumentação, no município de São Carlos-SP, onde foram lavados com água corrente e sanitizados com solução de hipoclorito de sódio (200 mg L-1) durante 3 min para desinfecção, e secos em temperatura ambiente. A ocorrência de colapso interno foi avaliada em todos os frutos. A amostra foi composta por 120 frutos, dos quais 80 utilizados o conjunto de treinamento e outros 40, utilizados para o conjunto teste. Foram incluídos frutos com e sem colapso interno. Os frutos foram mantidos em câmara fria a 15 °C, e analisados quando maduros por meio dos sinais das técnicas de RMN, NIR, MIR, para avaliação de uma possível alteração provocada pelo colapso interno. 2.2. Medições de RMN-DT, NIR e MIR 2.2.1. Ressonância magnética nuclear no domínio do tempo (RMN-DT) As mangas inteiras foram analisadas com espectrômetro de RMN SLK-MRI-1400 (Malagueño Córdoba, Argentina) equipado com um ímã permanente, campo magnético estático (B0), de 0,21 T (8,5 MHz para 1H), com 10 cm de diâmetro e 10 cm de comprimento. Será obtida a sequência CPMG 20 desenvolvida por Carr-Purcell-Meibom-Gill. A CPMG consiste em uma sequência de pulsos que irá gerar um decaimento exponencial com tempo de relaxação transversal (T2). Os parâmetros da CPMG foram: pulsos de 90º =32μ e 180º =64μ, tempo de eco de τ = 5000μs, e número total de ecos igual a 1500 com 8 scans cada obtidos em duplicata para cada amostra. As medidas de RMN foram obtidas em laboratório com temperatura controlada a 21 ºC ±1 e U.R. 50% ±10. 2.2.2. Infravermelho próximo (NIR) Para as análises não destrutivas os espectros de absorbância da região do infravermelho próximo (NIR) foram coletados pelo espectrômetro de infravermelho comercial, modelo Spectrum 100N (Perkin-Elmer Corp, Norwalk, CT). Foram obtidos oito espectros nas regiões conhecidas de aparecimento do colapso em cada fruto (Figura 1). Figura 1. Regiões de aparecimento do colapso interno e aquisição dos espectros do NIR e MIR. Lado 1 Lado 2 Coleta de oito espectros em regiões distintas do fruto 21 2.2.3. Infravermelho médio (MIR) Para as análises não destrutivas os espectros de absorbância da região do infravermelho médio (MIR) foram coletados pelo espectrômetro Agilent Cary 630 FTIR. Foram obtidos oito espectros nas regiões conhecidas de aparecimento do colapso em cada fruto (Figura 1). 2.3. Processamento dos dados Para as análises espectroscópicas todos os dados foram normalizados. Nos espectros de RMN foi utilizado o pré-tratamento de derivada de primeira ordem para reduzir o desvio de linha de base dos espectros, utilizando o filtro Savitzky–Golay (Rinnan et al., 2009; Savitzky & Golay, 1964), para os espectros de NIR foi realizado a correção de espalhamento aditivo e multiplicativo por meio do SNV (variação do desvio normal), apropriada para remover interferências de espalhamento e de tamanho de partícula sólida (Stevens & Ramirez–Lopez, 2014) e para os espectros de MIR, também foi utilizado o filtro Savitzky–Golay (Rinnan et al., 2009; Savitzky & Golay, 1964). O pré-tratamento e desenvolvimento dos modelos de treinamento e teste foram realizados pelos softwares Unscrambler X 10.4 e Weka versão 3.8.3, respectivamente. Para a técnica de regressão foi utilizado o algoritmo de regressão logística simples. Nesta etapa foi utilizado os valores médios dos espectros e aplicada a divisão dos conjuntos de treinamento e teste, através do processo k-fold cross validation com k = 10. Para avaliar o desempenho dos algoritmos de classificação, o trabalho utilizou as métricas Acurácia (Ac.), 22 que possui valores entre 0 e 100%, e a F-Measure (F) que tem o seu melhor valor em 1 e o pior em 0, e foi utilizada para avaliar o desempenho de predição do classificador nas classes com e sem colapso. A estatística Kappa também é fornecida como resultado de classificação e informa o quanto as predições se afastam das verdadeiras classes, indicando o quão legítimas são as interpretações dadas pela matriz de confusão. Sua escala é interpretada pelos intervalos: 0,01-0,20 (levemente concordante); 0,21-0,40 (razoavelmente concordantes); 0,41-0,60 (moderadamente concordantes); 0,61-0,80 (substancialmente concordantes); 0,81-0,99 (quase perfeitamente concordantes) (Moghimipour & Ebrahimpour, 2014). 23 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com o intuito de se estabelecer os parâmetros ideias para a geração de um modelo capaz de predizer e inferir as classes de mangas com e sem colapso, utilizou-se a matriz de confusão (ou a matriz de erro) como metodologia base para o levantamento e identificação da assiduidade entre classes positivas classificadas como positivas (VP) e classes negativas classificadas como negativas (VN). Devido à natureza binária da classificação, a avaliação do desempenho do modelo foi feita por meio por meio da matriz de confusão (ou matriz de contingência), das medidas de F, da estatística Kappa, da acurácia, da sensibilidade e da especificidade. Nas Tabelas 1 e 2 são apresentados os resultados obtidos dos modelos induzidos por RMN para classificação do colapso interno em mangas por meio da regressão logística simples para os conjuntos de treinamento e teste. De acordo com a matriz de confusão (Tabela 1), o total de acertos para os conjuntos de treinamento e teste foram superiores quando comparados às classes classificadas incorretamente. Tabela 1. Matriz de confusão resultante da classificação a partir do modelo de regressão logística simples nos espectros de RMN para os conjuntos de treinamento e teste de frutos de mangas sem e com colapso. Sem colapso Com colapso Conjunto de treinamento Sem colapso 29 11 Com colapso 7 33 Conjunto de teste Sem colapso 21 10 Com colapso 4 5 24 Tabela 2. Parâmetros de classificação do modelo de regressão logística simples nos espectros de RMN para os conjuntos de treinamento e teste de frutos de mangas com e sem colapso. Parâmetros Conjunto de treinamento Conjunto de teste NTI 80 40 ICC 62 26 ICI 18 14 Acurácia (%) 77,5 65,0 Sensibilidade (%) 72,5 67,7 Especificidade (%) 82,5 55,6 Kappa 0,550 0,188 F-Measure 0,774 0,675 NTI: número total de instâncias; ICC: instâncias classificadas corretamente; ICI: instâncias classificadas incorretamente; F-Measure: desempenho de predição do classificador. Analisando os parâmetros de classificação do modelo de regressão logística simples nos espectros de RMN para os conjuntos de treinamento e teste (Tabela 2), pode-se observar que a precisão dos modelos foi satisfatória, havendo uma redução na sensibilidade do modelo do conjunto teste (67,7%), quando comparado ao conjunto de treinamento (72,5%). Em relação à especificidade dos modelos, houve uma redução no conjunto teste (55,6%), demonstrando estar dentro dos parâmetros aceitáveis para classificação. O índice Kappa de 0,188 para o conjunto teste, indica que o modelo induzido apresenta leve concordância entre as variáveis dependentes e as classes. O desempenho de predição do classificador de 0,675 para o conjunto teste, mostra-se moderado. Por meio da técnica de ressonância magnética nucelar de baixo campo e utilizando o modelo de PLS-DA com toda a faixa espectral, Shichend et al. (2021) alcançaram uma acurácia de 91,18% (conjunto de validação) na 25 detecção de frutos de mirtilo em decomposição. Estudos conduzidos por Milczarek et al. (2019), usando espectroscopia de ressonância magnética nuclear e modelo de PLS-DA na adstringência de caquis variantes de polinização, encontraram erros de predição variando de 16,7 a 22,2% e sensibilidade entre 0 a 93% de acordo com os limiares de adstringência. Nas Tabelas 3 e 4 são apresentados os resultados obtidos dos modelos induzidos por NIR para classificação do colapso interno em mangas por meio da regressão logística simples para os conjuntos de treinamento e teste. De acordo com a matriz de confusão (Tabela 3), o total de acertos para os conjuntos de treinamento e teste foram superiores quando comparados às classes classificadas incorretamente. 26 Tabela 3. Matriz de confusão resultante da classificação a partir do modelo de regressão logística simples nos espectros de NIR para os conjuntos de treinamento e teste de frutos de mangas sem e com colapso. Sem colapso Com colapso Conjunto de treinamento Sem colapso 26 14 Com colapso 15 25 Conjunto de teste Sem colapso 26 5 Com colapso 4 5 Tabela 4. Parâmetros de classificação do modelo de regressão logística simples nos espectros de NIR para os conjuntos de treinamento e teste de frutos de mangas com e sem colapso. Parâmetros Conjunto de treinamento Conjunto de teste NTI 80 40 ICC 51 31 ICI 29 09 Acurácia (%) 63,8 77,5 Sensibilidade (%) 65,0 83,9 Especificidade (%) 62,5 55,6 Kappa 0,275 0,379 F-Measure 0,637 0,779 NTI: número total de instâncias; ICC: instâncias classificadas corretamente; ICI: instâncias classificadas incorretamente; F-Measure: desempenho de predição do classificador. Pode-se observar que ao utilizar os parâmetros de classificação do modelo de regressão logística simples nos espectros de NIR para os conjuntos de treinamento e teste (Tabela 4), houve uma significativa melhora na precisão, passando de 63,8% para 77,5%, respectivamente. O modelo para a técnica de infravermelho próximo possui uma boa sensibilidade de classificação de frutos com e sem colapso no conjunto teste, sendo observada uma aceitável especificidade. O índice Kappa de 0,379 para o conjunto teste, 27 indica que o modelo induzido apresenta razoável concordância entre as variáveis dependentes e as classes. O desempenho de predição do classificador de 0,779 para o conjunto teste, mostra-se moderado. No estudo conduzido por Mogollón et al. (2020) foi possível encontrar resultados de 65, 78 e 49% de acurácia, sensibilidade e especificidade, respectivamente, para o conjunto teste utilizando regressão logística na classificação de mangas ‘Keitt’ com distúrbios fisiológicos. Os mesmos autores ao delimitarem a faixa espectral entre 550 e 650 nm obtiveram resultados de 71, 75 e 67% de acurácia, sensibilidade e especificidade no conjunto teste. Isso mostra que o modelo logístico para o NIR apresentado no presente trabalho, abrangendo toda a faixa espectral é eficiente na detecção de frutos acometidos por colapso interno em mangas. Ao avaliarem o escurecimento interno da polpa em maçãs intactas utilizando o VIS/NIR, Khatiwada et al. (2016) alcançaram uma acurácia de 99.7% utilizando o modelo de regressão logística. Nas Tabelas 5 e 6 são apresentados os resultados obtidos dos modelos induzidos por MIR para classificação do colapso interno em mangas por meio da regressão logística simples, para os conjuntos de treinamento e teste. De acordo com a matriz de confusão (Tabela 5), o total de acertos para o conjunto de treinamento foi superior aos comparados às classes classificadas incorretamente. Porém, no conjunto teste, ao classificar sete amostras com colapso interno, o modelo errou nove, apresentando um desempenho razoável. 28 Tabela 5. Matriz de confusão resultante da classificação a partir do modelo de regressão logística simples nos espectros de MIR para os conjuntos de treinamento e teste de frutos de mangas sem e com colapso. Sem colapso Com colapso Conjunto de treinamento Sem colapso 31 09 Com colapso 09 31 Conjunto de teste Sem colapso 19 05 Com colapso 09 07 Tabela 6. Parâmetros de classificação do modelo de regressão logística simples nos espectros de MIR para os conjuntos de treinamento e teste de frutos de mangas com e sem colapso. Parâmetros Conjunto de treinamento Conjunto de teste NTI 80 40 ICC 62 26 ICI 18 14 Acurácia (%) 77,5 65,0 Sensibilidade (%) 77,5 79,2 Especificidade (%) 77,5 43,8 Kappa 0,550 0,239 F-Measure 0,775 0,638 NTI: número total de instâncias; ICC: instâncias classificadas corretamente; ICI: instâncias classificadas incorretamente; F-Measure: desempenho de predição do classificador. Infere-se que ao utilizar os parâmetros de classificação do modelo de regressão logística simples nos espectros de MIR, para os conjuntos de treinamento e teste, houve uma redução considerável na acurácia, passando de 77,5% para 65,0%, respectivamente (Tabela 6). O modelo para a técnica de infravermelho médio possui uma considerável sensibilidade de classificação de frutos com e sem colapso no conjunto teste, sendo observada uma especificidade relativamente baixa. O índice Kappa de 0,239 para o 29 conjunto teste, indica que o modelo induzido apresenta razoável concordância entre as variáveis dependentes e as classes. O desempenho de predição do classificador de 0,638 para o conjunto teste, mostra-se moderado. 4. CONCLUSÕES As técnicas de RMN, NIR e MIR foram utilizadas com sucesso para rastrear de forma não destrutiva grupos de mangas com e sem colapso, minimizando perda na pós-colheita. O estudo demonstrou o potencial dos modelos de regressão logística para predição de frutos de manga com distúrbio fisiológico. Foi obtido um bom desempenho com o modelo de regressão logística para a predição de mangas com e sem colapso do cv. Palmer, demonstrando uma capacidade de acurácia acima de 60%. A classificação das mangas conforme a presença e ausência de colapso com base no algoritmo de regressão logística simples apresentou boa sensibilidade de predição do colapso por meio das técnicas de NIR e MIR. Como alternativa para uma melhor predição dos grupos de manga seria interessante realizar a fusão dos dados espectroscópicos. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Brasil - Código de Finanças 001) e FAPESP (bolsa n: 2019/13656-8 e 2019/05159-7) pelo apoio financeiro. 30 6. REFERÊNCIAS Brecht, J. K. (2019). Mango. In: de Freitas, S.T., Pareek, S. (Eds.), Posharvest Physiological Disorders in Fruit and Vegetables. CRC Press, Boca Raton Florida, pp. 443–466. Brecht, J., Schaffer, B., Crane, J., Li, Y., & Vargas, A. (2019). Mango Internal Discoloration (“Cutting Black” or “Corte Negro”). National Mango Board, Florida, USA (accessed 20 Jan 2022). https://www.mango.org/wp- content/uploads/2019/07/Mango_ Internal_Discoloration_ENG.pdf. Khatiwada, B. P., Subedi, P. P., Hayes, C., Carlos Jnr, L. C. C., & Walsh, K. B. (2016). Assessment of internal flesh browning in intact apple using visible-short wave near infrared spectroscopy. Postharvest Biology and Technology 120, 103-111. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2016.06.001 Marcone, M. F., Wang, S., Albabish, W., Nie, S.; Somnarain, D.; & Hill, A. (2013). Diverse food-based applications of nuclear magnetic resonance (NMR) technology. Food Research International, 51, 729–747. Milczarek, R. R., Liang, P.-S., Wong, T., Augustine, M. P., Smith, J. L., Woods, R. D., … Breksa, A. P. (2019). Nondestructive determination of the astringency of pollination-variant persimmons (Diospyros kaki) using near- infrared (NIR) spectroscopy and nuclear magnetic resonance (NMR) relaxometry. 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Composição mineral de frutos de manga com colapso interno assistida por ICP-OES Oldoni, F.C.A, Oldoni, H, Jordão, C.E.K.M.C., Bresolin, J.D., Florencio, C., Colnago, L. A., e Ferreira, M. D 33 Composição mineral de frutos de manga com colapso interno assistida por ICP- OES Resumo Frutos de manga ‘Palmer’ são acometidos por colapso interno, um distúrbio fisiológico que causa depreciação da aparência interna e compromete a qualidade sensorial do produto, levando-o ao descarte pelo consumidor. A partir disso, torna-se fundamental uma investigação da composição mineral para compreender o grau de associação entre os minerais com frutos sadios e sintomáticos, reduzindo o distúrbio e garantindo a qualidade pós-colheita de mangas. Diante disso, o objetivo do trabalho foi avaliar a diferença na composição mineral de casca e polpa de mangas com e sem colapso interno por meio do ICP-OES, além de avaliar os atributos físico-químicos dos frutos. O estudo relata o perfil de 11 elementos minerais, ou seja, nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), Ca, Mg, S, Cu, Fe, Mn, Zn e B, além de atributos físico-químicos como densidade aparente (DA), firmeza (F), potencial hidrogeniônico (pH), sólidos solúveis (SS), acidez titulável (AT), ratio (SS/AT), matéria seca (MS) e teor de fibra (TF). Ao conjunto amostral (15) foi previamente realizado uma análise de componentes principais (PCA) para verificar a separação entre os parâmetros e posteriormente foi realizada a ANOVA com intuito de identificar diferença significativa entre as amostras. As análises estatísticas foram realizadas usando o R.3.5.2 (R CORE TEAM, 2018). Com base nos resultados foi possível observar que frutos com colapso interno apresentam menor F (2.91 N), conteúdo de fibra (12%) e maior pH (5.57). Na composição mineral maiores teores de N na casca (9.4 g kg-1) e polpa (9.6 g kg-1), P na polpa (1.9 g kg-1), K (14.6 g kg-1), S (0.9 g kg-1), B (6.3 mg kg-1) e menor teor de Ca na casca (2.1 g kg-1). Isso demonstra a importância do estudo para identificar e compreender a associação dos parâmetros na ocorrência do distúrbio em mangas ‘Palmer’. Palavras-chave: Mangifera indica L., desordem fisiológica, perfil mineral, espectrometria 34 1. Introdução A manga (Mangifera indica L.), pertencente à família Anacardiaceae, é uma das frutas mais consumidas do mundo. A produção e o comércio de manga estão cada vez mais em expansão (Singh et al., 2013) e, atualmente, o Brasil contribui com uma produção de 1.414.338 toneladas e um rendimento médio de 21.007 kg ha-1 (IBGE, 2019). Associado a isso, a exigência dos consumidores quanto à qualidade interna e nutricional dos frutos também tem aumentado (Cortés, 2016). Rica em compostos bioativos, como vitamina C, β-caroteno e polifenóis, os quais contribuem para as propriedades antioxidantes e nutricionais (Sivakumar et al., 2011), as mangas apresentam um alto valor nutricional e isso é influenciado pela cultivar, estágio de maturação, condições de armazenamento e tecnologias pós- colheita (Singh e Zaharah, 2015). A manga é classificada como um fruto climatérico, sendo colhida na fase verde-madura (Singh et al., 2013) e posteriormente amadurecida para atingir as características de sabor e textura desejáveis (Cortés, 2016). Por ser altamente perecível, ela apresenta perdas quantitativas e qualitativas na pós-colheita durante a sua comercialização. Uma das perdas mais significativas na cultura da manga é o distúrbio fisiológico conhecido como colapso interno. Esse tipo de distúrbio é caracterizado por um quadro sintomatológico que acarreta em um amadurecimento prematuro dos seus frutos (Vasanthaiah, et al., 2006; Raymond et al., 1998) e que afeta as características sensoriais. As desordens fisiológicas estão intimamente relacionadas ao manejo nutricional das plantas, porém, para o problema do colapso interno, ainda faltam estudos que mostrem a relação direta com o aporte nutricional. 35 Alguns autores associam a causa do distúrbio fisiológico a níveis inferiores de Ca e K e superiores de P e Mg em polpas de mangas ‘Tommy Atkins’ quando comparados a frutos sadios (Lima et al., 1997). Wainwright e Burbage (1989) observaram que o teor de minerais em mangas com desordem é bastante variável, necessitando de estudos entre cultivares, diferentes regiões e estações do ano. Dessa forma, torna-se importante estudar o perfil da composição mineral de frutos com colapso interno para entender o desbalanço nutricional e traçar uma estratégia de manejo que diminua a perda na pós-colheita de mangas. A espectrometria de emissão óptica de plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) é uma técnica robusta para determinar o conteúdo mineral nos frutos e pode analisar simultaneamente macro e micronutrientes presentes na amostra (Danbaba et al., 2015). Diante disso, o objetivo do trabalho foi avaliar a diferença na composição mineral e dos atributos físico-químicos de frutos de mangas com e sem colapso interno por meio do ICP-OES. 2. Material e Métodos 2.1. Amostras Frutos da manga ‘Palmer’ foram obtidos na Companhia de Entrepostos e Armazéns Gerais de São Paulo (CEAGESP) em um pomar comercial localizado no Vale do Rio São Francisco. Um conjunto de 15 frutos foi selecionado para o estudo quanto à ausência de danos mecânicos, lesões por insetos, podridão, tamanho e uniformidade de peso. Os frutos foram lavados, higienizados, secos ao ar e, em seguida, armazenados em câmara fria a 15 ºC e 85% de umidade relativa (UR) até atingirem a maturidade para consumo in natura de acordo com os aspectos de cor da 36 casca, amaciamento e aroma (Tharanathan et al., 2006). Para verificar a decomposição interna, os frutos foram cortados e inspecionados visualmente (Brecht, 2019). 37 2.1.1. Análises físico-químicas O peso dos frutos (g) foi determinado por uma balança semi-analítica Bel S2202H (7Lab, Rio de Janeiro, Brasil). Os diâmetros longitudinal e transversal (mm), foram determinados com paquímetro digital (Mitutoyo Sul Americana Ltda., Suzano, Brasil). A densidade aparente (g cm-3) foi obtida pela imersão do fruto em um béquer com volume conhecido de água destilada, a uma temperatura constante de 25 ºC, medindo-se a altura da coluna d'água deslocada com o auxílio de um paquímetro digital (Mitutoyo Sul Americana Ltda.) e calculando a relação entre a massa e o volume de água deslocado pelo fruto. A firmeza do fruto (F, em N) foi realizada com o auxílio do Analisador de Textura TA.XT plus (Stable Micro Systems Ltd., Inglaterra, Reino Unido), equipado com uma sonda de aço inoxidável de 4 mm de diâmetro. Para a análise da matéria seca (%) foram utilizados aproximadamente 5,0 g de cada amostra em placas de Petri e mantidas em estufa a 65°C por 24 h. O procedimento foi repetido até atingir massa constante. Todas estas análises físicas foram realizadas em triplicado. A cor da casca e da polpa foi determinada com o colorímetro CR 400 (Konica Minolta, Osaka, Japão) usando o sistema CIELab (L* - brilho, a* - vermelho-verde e b* - amarelo-azul) (Abbott, 1999; Pathare, et al., 2013). O cálculo do ângulo de matiz (h°) considerado o atributo qualitativo da cor foi realizado por meio da Equação 1 (Shewfelt, et al., 1988; McGuire, 1992). O cálculo do índice de croma (C*) (Pathare et al., 2013; Shewfelt et al., 1988) considerou o atributo quantitativo da cor (Pathare et al., 2013) e foi realizado por meio da Equação 2. h° = tan-1 (b*/a*) Eq. (1) C* = (a*2 + b*2)1/2 Eq. (2) 38 O potencial hidrogeniônico (pH) foi determinado pela imersão do eletrodo do equipamento QX 1500 QUALSTRON (Hexis Científica, Jundiaí, Brasil) na polpa de manga. A acidez titulável (AT, em %) foi determinada pela titulação de 10 g do extrato de polpa homogeneizado em 50 mL de água destilada, com solução de NaOH 0,1 M (Zenebon et al., 1985). Os sólidos solúveis (SS) foram quantificados em um refratômetro de bancada Atago RX-5000cx (Honcho, Itabashi-ku, Japão) inserindo-se uma alíquota de 2-3 mL da polpa de manga no equipamento. A razão SS/AT ou razão foi obtida pela relação entre SS e AT. Os parâmetros físico-químicos foram determinados em triplicata para cada amostra e os dados médios apresentados com desvios padrão e teor total de fibra alimentar conforme relatado por Prosky et al. (1985) (AOAC, 985,29 enzimático-gravimétrico). 2.2. Análise Mineral 2.2.1. Digestão por microondas Amostras de mangas liofilizadas e maceradas foram digeridas por digestão por microondas (CEM One Touch ™Technology, CEM Technologies e EUA). Aproximadamente 0.5 g de cada amostra foi pesada em tubos de Teflon (MARSXpress - High Throughput Vessels), e misturada com 10 mL de HNO3. Uma solução em branco consistindo apenas o ácido de digestão (ou seja, sem amostra) foi preparada e digerida junto com as amostras. As condições de temperatura do digestor de microondas foram as seguintes: o programa de temperatura foi de 25–170 °C por 10 min e 170 °C– 240 °C por mais 10 min a 1000 W, seguido de ventilação imediata em temperatura ambiente por 20 min. As soluções resultantes foram resfriadas e 39 completadas até a marca com água Milli-Q (Millipore, Bedford, MA) em um balão volumétrico de 50 mL. 2.2.2. Análise de espectrometria de emissão óptica de plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) Soluções padrão de estoque e de trabalho foram preparadas usando soluções padrão ICP-OES de cada mineral a ser analisado. As concentrações variaram de 0,1 a 40 μg/mL e as amostras foram analisadas para nitrogênio (N), cálcio (Ca), magnésio (Mg), fósforo (P), potássio (K), enxofre (S), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), zinco (Zn) e boro (B). As amostras foram então analisadas em um equipamento ICP- OES (Spectro ARCOS, Spectro Analytical Instruments, Kleve, Alemanha), sob as condições instrumentais apresentadas na Tabela 1. Os resultados obtidos foram expressos em mg/kg de peso seco da amostra. Tabela 1. Condições de trabalho do ICP-OES Parâmetros Condições Potência de RF (intensidade de emissão) 1,3 kW Tipo de nebulizador Câmara de nebulização: ciclônica; nebulizador: OneNeb Fluxo do nebulizador 0,60 L/min Gás (como 600 kpa) 550 kpa Fluxo de gás plasma 15,0 L/min Fluxo de gás auxiliar 1,50 L/min PMT kVA 2,9 kVA Fluxo de amostra 15 s Tempo de enxágue 20 s https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0254629919313808?casa_token=85L4uUuo0qQAAAAA:31A5BdwX1sdjGE5WIc-l9CzG4cTe7xSuR9e1GpgDsp2YFh-sc3CqNdMnoMc7pnahNe_h_gEoQx7a#tbl0001 40 Foi aplicada a análise de componentes principais (PCA) aos dados físico- químicos e minerais das mangas com e sem colapso, para melhor compreensão do comportamento dos mesmos. 41 2.3. Análise estatística Para os parâmetros físico-químicos e composição mineral, inicialmente foi realizada uma PCA com todos os 19 parâmetros para verificar a separação entre eles. A análise foi realizada usando o software Origin version 6.0 (Origin Lab, Northampton, MA, USA). Antes da análise de variância unilateral (ANOVA), a equivalência das variâncias foi testada usando o teste de Levene. Welch-ANOVA foi aplicada quando os dados não eram homocedásticos. As análises estatísticas dos dados foram realizadas usando R 3.5.2 (R CORE TEAM, 2018). 3. Resultados e Discussão 3.1. Análise de componentes principais A partir da PCA identificou-se que os dois primeiros componentes (PC1 e PC2) explicaram 57.95% da variância total dos dados (Fig. 1). Deste percentual, 40.98% foi explicada apenas pela PC1, o que permitiu uma clara separação dos frutos com e sem colapso interno, com os scores de maior valor pertencendo à maioria das amostras com colapso. 42 Fig. 1. Escores e cargas dos componentes principais das características físico-químicas e composição mineral da polpa de manga com e sem colapso interno. 0 = sem colapso interno; 1 = com colapso interno; AD = densidade aparente; F = firmeza; pH = potencial hidrogeniônico; SS = sólidos solúveis TA = acidez titulável; Ratio = SS/TA; DM = matéria seca; FC = teor de fibra; N = nitrogênio; Ca = cálcio; Mg = magnésio; P = fósforo; K = potássio; S = enxofre; Cu = cobre; Fe = ferro; Mn = manganês; Zn = zinco; B = boro. A PCA permitiu identificar que a maioria dos parâmetros referentes à composição mineral dos frutos apresentaram-se diretamente correlacionados com a PC1, ou seja, a concentração destes foi maior nos frutos com colapso interno com exceção apenas para o Ca que não apresentou correlação com esta componente (Fig. 1). Quanto aos atributos físico-químicos, a maioria apresentou correlação inversa com a PC1, principalmente para os atributos F, DM, SS e Ratio, ou seja, estes apresentaram maiores concentrações nos frutos sem colapso. 3.2. Análises físico-químicas e composição mineral 43 A caracterização físico-química mostrou diferença significativa nos parâmetros de firmeza (p<0.001) e pH (p<0.01) entre os frutos com e sem colapso (Table 1.). A análise dos dados mostrou que na presença do distúrbio fisiológico os frutos apresentaram menor firmeza (2.91 N). A pectina é considerada o principal componente da parede celular e suas propriedades funcionais estão relacionadas à qualidade da fruta, especificamente com a firmeza (Liu et al., 2017). O amadurecimento pré-maturo de frutos acometidos pelo colapso é caracterizado pela desorganização das células e ruptura da parede celular (Van Eeden, 1992), provocando a perda de firmeza do fruto e consequentemente solubilização e despolimerização da pectina, podendo ser atribuída à ação de enzimas (Figueroa et al., 2010). As enzimas responsáveis pela alteração da pectina são a poligalacturonase (PG) e a pectina metilesterase (PME). A PME remove o grupo carboxila da cadeia molecular da pectina, a qual desmetila a pectina, proporcionando as condições necessárias para a catálise de PG (Gwanpua et al., 2017). Frutos na presença do colapso interno apresentaram aumento no valor de pH (5.57). O amadurecimento mais rápido em frutos com colapso, e consequentemente um aumento no pH está associado à oxidação de ácidos orgânicos no processo respiratório durante o amadurecimento, bem como sua conversão em açúcares por gliconeogênese (Eskin et al., 2013). A fibra alimentar é constituída por polissacarídeos presentes na parede celular, como a pectina (Kossori et al., 2000). A pectina desempenha um papel importante na consistência e alterações texturais durante o processo de amadurecimento de frutos e isso se deve à sua capacidade como agente gelificante (Sharma et al., 1996). 44 Com base nos resultados encontrados, foi possível observar uma diferença significativa (p<0.05) na polpa de frutos com (12%) e sem (15.7%). O amolecimento dos tecidos é atribuído à sua degradação enzimática, bem como à solubilização das protopectinas (Prasanna et al., 2007). Enzimas como a poligalacturonase (PG), pectina metilesterase (PME) e a pectato liase (PEL), causam perdas na textura e também na viscosidade de frutos de tomate durante o processamento, ocasionando menor qualidade no mercado (Bartley et al., 1994; Verlent et al., 2005). Uma melhoria na integridade de frutos armazenados e produtos de tomate, foi observada por uma inibição do PG (Brummell e Harpster, 2001), reduzindo o amolecimento do fruto e estendendo a vida de prateleira. Table 1. Valores médios (± desvio padrão da média) e resultados da análise de variância da densidade aparente (AD), firmeza (F), potencial hidrogeniônico (pH), sólidos solúveis (SS), acidez titulável (TA), matéria seca (DM) e teor de fibra (FC) de mangas 'Palmer' com e sem colapso interno (IB). IB AD (g cm-3) F (N) pH SS (ºBrix) TA (%) SS/TA DM (%) FC (%) Com 0.90± 0.05 2.91± 1.10 5.57±0.30 17.46±1.37 0.16±0.06 125.84±43.10 17.21±1.29 12.0±3.2 Sem 0.92±0.06 6.62± 2.25 4.93±0.45 17.32±2.34 0.15±0.05 130.31±41.91 16.66±1.85 15.7±2.5 p-valor 0.525 <0.001*** <0.01** 0.882 0.721 0.851 0.518 0.039* *, ** e *** diferença significativa ao nível de 5, 1 e 0,1%, respectivamente, pelo teste F. A caracterização da composição mineral da casca e da polpa de frutos de manga na presença e ausência de colapso interno realizada por ICP-OES pode ser observada na Tabela 2. Foram avaliadas três variações no p-valor (p<0.05, p<0.01 e p<0.001) da análise de variância para identificar possíveis diferenças significativas entre os nutrientes presentes nos frutos com e sem o distúrbio fisiológico. De acordo com estudos encontrados na literatura (Maldonado-Celis et al., 2019; Njiru et al., 2014) alguns nutrientes são encontrados em maiores níveis na casca dos frutos de manga do que na polpa, no presente estudo observou-se maiores níveis de Ca, K, Mg, Fe, Mn e Zn na casca do que na polpa. A presença desses minerais essenciais nos frutos de manga atinge níveis recomendados para a saúde humana (National Resource council of USA, 1989). Os resultados da Tabela 2 mostram que a composição mineral da casca apresentou diferenças significativas entre os frutos com e sem colapso interno para os macronutientes N e Ca. Trabalho conduzido com manga ‘Tommy Atkins’ com suprimento de nitrogênio e cálcio para efeitos da incidência do colapso interno nos frutos foi possível verificar que o grau do distúrbio foi consideravelmente maior em todos os tratamentos com alto teor de N (Torres et al., 2004). Resposta também observada por Young e Miner (1961), em que o alto suprimento de N agravou a incidência do colapso no mesocarpo, porém pode ser neutralizada pelo aumento do Ca. Alguns estudos iniciais da literatura sugeriram que a deficiência do Ca poderia ocasionar distúrbios nos frutos de manga (Shear, 1975; Young, 1957). Os resultados do presente trabalho mostram que os maiores valores do mineral Ca foram observados na casca dos frutos sem colapso interno ao invés de frutos com o distúrbio. 47 O resultado apoia o encontrado por Torres et al., (2004), em que o distúrbio fisiológico está fortemente relacionado com o déficit de cálcio. Com base no menor conteúdo de fibra e de Ca encontrados na polpa e casca de frutos sintomáticos, respectivamente, os íons Ca interagem com polímeros pécticos formando redes reticuladas que acarretam no aumento à resistência mecânica, retardando a senescência e controlando distúrbios fisiológicos em frutas e vegetais (Fritz et al., 2019). Isso pode explicar um dos fatores que ocasiona o surgimento do colapso interno em frutos de manga Em trabalhos conduzidos por Brown et al., (1996), Michailidis et al., (2017); Devi et al., (2018); Bakeer, (2016), Davarpanah et al., (2018); Devi et al., (2018) e Kadir, (2005) foi possível reduzir distúrbios fisiológicos relacionados a rachaduras na pele em cerejas doces, limões e romãs, além da incidência de escaldadura em maçãs, com pulverizações de Ca nos frutos. Com relação à aplicação foliar de Ca, foi possível observar na pós-colheita uma redução do escurecimento interno em pêssegos (Val & Fernández, 2011) e maçãs (Wojcik, 2002), a sensibilidade das maçãs ao caroço amargo (Wojcik, 2002; Lötze & Theron, 2006), além da lesão por frio em mandarins (D’Aquino et al., 2005). Em estudos conduzidos García et al. (1996) e Picchioni et al. (1998), foi possível observar que a aplicação de Ca em pós-colheita manteve o turgor celular, integridade da membrana, a firmeza do tecido e retardou o catabolismo lipídico da membrana, permitindo uma maior vida de prateleira de frutos frescos. Para a análise da composição mineral realizada nas amostras de polpa dos frutos as diferenças significativas entre os frutos com e sem colapso interno foram observadas para os nutrientes N, P, K, S e B. 48 Na polpa o conteúdo de N foi significativamente (p<0.05) maior em frutos acometidos pelo colapso (9.6 g kg-1) quando comparados aos frutos sadios (6.5 g kg- 1). O efeito do teor de N pode ser explicado pelo déficit de absorção de cálcio nos frutos, não apenas pela absorção insuficiente, mas também pela competição entre os pontos de crescimento na planta e frutos pelo Ca disponível (Torres et al., 2004). Como a mobilidade do Ca é limitada nas plantas, a sua concentração em órgãos de baixa transpiração, como os frutos, será baixa (Hocking et al., 2016). O elevado teor de N induz o aumento do crescimento vegetativo e consequentemente o desenvolvimento mais rápido dos frutos e isso resulta em uma diluição da concentração do Ca, aumentando a chance do Ca no tecido dos frutos cair abaixo do nível crítico necessário para a manutenção da integridade da membrana e estabilidade da parede celular, o que pode acarretar no desenvolvimento do colapso interno (Marschner, 1995; Raymond et al., 1998). O fósforo (P) foi significativamente diferente (p<0.05) em frutos com (1.9 g kg-1) e sem (1.5 g kg-1) colapso interno. Elevado teor de P em manga ‘Alphonso’ com colapso interno também foi observado por Murthy, (1981). O acúmulo de acetaldeído desempenha um papel fundamental na deterioração fisiológica de frutos e outros materiais vegetais (Smagula e Bramlage, 1977), isso porque em condições anaeróbicas, o piruvato, que está mantido no citosol, é quebrado em dióxido de carbono e acetaldeído pela reação catalisada pela piruvato descaboxilase (Taiz & Zeiger; Lehninger et al., 2007) O potássio (K) foi significativamente diferente (p<0.001) entre frutos com e sem colapso, sendo mais expressivo na polpa de frutos com o distúrbio fisiológico (14.6 g kg-1). O macronutriente é considerado o cátion mais abundante no citoplasma 49 das células e exerce a função de ativação de enzimas, síntese de proteínas, movimento estomático, fotossíntese e extensão celular (Botelho & Müller, 2020). Embora o K esteja relacionado à atributos de qualidade em frutos (tamanho, firmeza, teor de sólidos solúveis, ácidos orgânicos, sabor, rendimento em suco) e apresentar uma alta mobilidade no floema (Botelho & Müller, 2020), o que resultará em uma boa distribuição na polpa do fruto, altas concentrações do macronutriente no solo podem inibir a absorção de Ca, acarretando em distúrbios fisiológicos como “bitter pit” (maçãs e peras) e “watercore” em maçãs (Basso et al., 2003; Hudina & Stampar, 2002). Os resultados corroboram com os encontrados no trabalho, evidenciando que o excesso de K pode desencadear distúrbios também em mangas. Considerado um dos principais nutrientes para as plantas juntamente com N, P e K, o enxofre (S) está envolvido em várias funções fisiológicas das plantas, como melhor retenção de frutos, aumento de frutos por planta, equilíbrio entre acidez e açúcares, conferindo-lhes sabor (Singh & Schwan, 2019). Por outro lado, seu excesso pode afetar negativamente o rendimento e a estrutura das plantas. O teor do macronutriente foi significativamente diferente (p<0.05) entre os frutos com (0.9 g kg- 1) e sem colapso (0.7 g kg-1). Como o suprimento do S está intimamente relacionado à eficiência de utilização do N (Singh & Schwan, 2019), era esperado também a maior concentração em polpa de frutos acometidos pelo distúrbio fisiológico. O boro (B) foi significativamente diferente (p<0.01) em frutos com (6.3 mg kg-1) e sem (3.4 mg kg-1) colapso interno. O micronutriente está relacionado ao metabolismo de carboidratos e fenólicos, divisão celular, formação da parede celular, germinação do pólen, crescimento do tubo polínico e integridade das membranas (Gimeno et al., 2012; O’Neill, 2004). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304423818306447?casa_token=zai8RK93uyUAAAAA:4t6jiScj5GeOulKdm6517v9ODSw2KaDEtpRgt_QupNuk4QSzx-0Hx-wBep0Ptxm-M_7XQqsmcw#bib0115 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304423818306447?casa_token=zai8RK93uyUAAAAA:4t6jiScj5GeOulKdm6517v9ODSw2KaDEtpRgt_QupNuk4QSzx-0Hx-wBep0Ptxm-M_7XQqsmcw#bib0235 50 Alguns estudos demonstraram que o aumento da absorção de B causou uma redução na proporção de equivalente cátion-ânion nas folhas e aumento nas raízes de alfafa (Wallace & Bear, 1949), assim como também em folhas da beterraba (Vlamis & Ulrich, 1971). Além disso, outros estudos mostraram que o B atua não só na planta, mas também no meio nutriente, afetando assim a absorção de nutrientes (Santra et al., 1989), ou seja, o micronutriente está indiretamente envolvido no balanço nutricional das plantas, acarretando no aumento ou diminuição do seu crescimento e produção. O boro, por meio da alteração da permeabilidade do plasmalema na superfície da raiz, aumenta a absorção de P (Morsey & Taha, 1986). Esse resultado também foi encontrado no presente estudo, a maior concentração de B em frutos com colapso refletiu em uma maior concentração de P em frutos acometidos pelo distúrbio. É importante ressaltar que as interações do B com os demais nutrientes na planta são bastante complexas e os resultados podem ser antagônicos ou sinérgicos, conforme as espécies, além das condições ambientais (Mousavi & Motesharezadeh, 2020.). 51 Table 2. Valores médios (± desvio padrão da média) e resultados da análise de variância da composição mineral de casca e polpa de frutos de manga ‘Palmer’ com e sem colapso (IB). IB N Ca Mg P K S Cu Fe Mn Zn B - - - - - - - - - - - - - - - - - - (g kg-1) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (mg kg-1) - - - - - - - - - - - - - - Casca Com 9.4±1.9 2.1±0.6 2.0±0.4 1.8±0.5 15.6±3.1 1.0±0.3 2.6±1.7 18.4±4.4 32.5±14.1 9.7±3.6 14.6±2.7 Sem 6.7±2.3 2.8±0.5 1.6±0.3 1.5±0.4 14.1±2.8 0.8±0.2 2.4±1.0 16.7±5.5 38.8±26.2 7.6±4.8 12.9±1.4 p-valor 0.029* 0.038* 0.082 0.204 0.388 0.071 0.807 0.530 0.549 0.335 0.111 Polpa Com 9.6±1.6 0.7±0.3 0.6±0.1 1.9±0.2 14.6±1.3 0.9±0.1 3.0±0.9 11.3±2.4 14.3±6.3 6.0±1.8 6.3±4.0 Sem 6.5±2.6 0.8±0.2 0.5±0.1 1.5±0.4 10.5±1.9 0.7±0.2 2.2±0.8 9.2±3.8 11.4±7.2 4.4±3.2 3.4±1.3 p-valor 0.012* 0.530 0.196 0.034* <0.001*** 0.044* 0.471 0.205 0.445 0.248 0.003** N: nitrogênio; Ca: cálcio; Mg: magnésio; P: fósforo; K: potássio; S: enxofre; Cu: cobre; Fe: ferro; Mn: manganês; Zn: zinco; B: boro; *, ** e *** diferença significativa ao nível de 5, 1 e 0,1%, respectivamente, pelo teste F. 52 4. Conclusões Mangas com colapso interno apresentam menor firmeza, teor de fibra e maior pH. A composição mineral dos frutos de manga ‘Palmer’ mostra-se como indicativo da existência do colapso interno, com destaque para os macronutrientes nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e enxofre e do micronutriente boro. O excesso de nitrogênio na polpa influencia o aparecimento do colapso interno em frutos de manga ‘Palmer’. Identificar a composição mineral permite auxiliar um bom manejo no pomar, reduzindo o colapso interno e garantindo a qualidade pós-colheita em frutos de manga. 5. Agradecimentos Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Brasil - Código de Finanças 001) e FAPESP (bolsa n: 2019/13656- 8 e 2019/05159-7) pelo apoio financeiro. 53 Referências Abbott, J. A. Quality measurement of fruits and vegetables (1999). Postharvest Biology and Technology, 15, 207–225. https://doi.org/10.1016/S0925- 5214(98)00086-6 Bakeer, S. M. (2016). 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Fruit quality parameters and volatile compounds from 'Palmer' mangoes with internal breakdown Artigo aceito na revista Food Chemistry em 03/04/2022 ISSN: 0308-8146 60 Fruit quality parameters and volatile compounds from 'Palmer' mangoes with internal breakdown Fernanda Campos Alencar Oldoni a*, Camila Florencio b, Giovana Brait Bertazzo c, Pamela Aparecida Grizotto c, Stanislau Bogusz Junior c, Renato Lajarim Carneiro d, Luiz Alberto Colnago b, Marcos David Ferreira b aDepartment of Food and Nutrition, São Paulo State University “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP), Rod. Araraquara Jaú, Km 01 – s/n, 14800-903, Araraquara, SP, Brazil. bBrazilian Agricultural Research Corporation (EMBRAPA), Embrapa Instrumentation, XV de Novembro Street, 1452, 13560-970, Sao Carlos, SP, Brazil. cSao Carlos Institute of Chemistry (IQSC), University of Sao Paulo (USP), Trab. Sao Carlense Av., 400 – Arnold Schimidt Park, 13566-590, Sao Carlos, SP, Brazil. dDepartment of Chemistry, Federal University of Sao Carlos (UFSCar), Rod. Washington Luis, Km 235, 310, 13565-905, Sao Carlos, SP, Brazil. *Corresponding author: Fernanda Campos Alencar Oldoni. São Paulo State University “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP), School of Pharmaceutical Sciences, Rod. Araraquara-Jaú Km 01 - s/n, 14800-903, Araraquara, SP, Brazil. Phone: +55 87 98807- 7515. E-mail: fca.oldoni@gmail.com Authors ORCID Fernanda Campos Alencar Oldoni http://orcid.org/0000-0002-1642-9800 Camila Florencio https:/