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Resumen:
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La técnica de impedancia bio-eléctrica permite la caracterización de sistemas biológicos
mediante la aplicación de una corriente eléctrica en un rango de frecuencias determinado,
logrando así la observación del ...[+]
La técnica de impedancia bio-eléctrica permite la caracterización de sistemas biológicos
mediante la aplicación de una corriente eléctrica en un rango de frecuencias determinado,
logrando así la observación del comportamiento de las propiedades eléctricas, parámetros que
están relacionados con la estructura y composición del material. Asimismo, el análisis de la
impedancia bio-eléctrica, aplicada a los materiales biológicos, proporciona información acerca
de los cambios fisiológicos dentro y fuera de la célula, así como de las membranas y los tejidos.
Esta técnica tiene la ventaja de ser simple y no destructiva. Algunos estudios relacionados con
esta propiedad se han llevado a cabo en frutos como la nectarina, manzana, pepino, kiwi,
caqui y fresa.
El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un procedimiento para medir de manera no
destructiva la impedancia bio-eléctrica de tres variedades de fresa (Fragaria x ananassa Duch)
(`Sweet charly¿, `Festival¿ y `Camino real¿) con el propósito de conocer si existe una relación
entre las variables de impedancia con la firmeza y el ¿grado de madurez¿ de las variedades en
mención. La selección del fruto de la fresa se debió a que es un cultivo importante en el estado
de Guanajuato.
Seis grupos por variedad fueron definidos utilizando como criterio de clasificación tres ¿grados
de madurez¿ y dos tipos de tamaño según el diámetro ecuatorial, ambos indicados en la
Norma mexicana NMX-FF-9-1982. La clasificación utilizando el primer criterio se llevó a cabo
de manera subjetiva ya que se utilizó la tabla de los ¿grados de maduración¿ de la fresa a
través de los colores y el segundo de manera objetiva utilizando un calibrador tipo Vernier.
Para lograr el objetivo se diseñó, construyó y probó un prototipo que permitió llevar a cabo los
ensayos para medir la impedancia en el fruto de la fresa. Las mediciones se llevaron a cabo
conectando el prototipo a un analizador de impedancia. Con los datos obtenidos se generaron
los espectros de impedancia de los cuales a partir de un modelo de circuito predefinido se
obtuvieron los elementos eléctricos Rs (resistor en serie), CPE (elemento de fase constante:
magnitud CPE-T y fase CPE-P) y Rp (resistor en paralelo).
Así mismo y con el uso de un espectrofotómetro, se midió el color superficial de las fresas
obteniendo los valores de la luminosidad L*, y las coordenadas cromáticas a* y b*, los cuales
también fueron utilizados para analizar su relación con los valores de la firmeza y el ¿grado de
madurez¿. Los valores obtenidos de las variables de color L*, a* y b*, para cada uno de los tres ¿grados de
madurez¿, fueron analizados utilizando la prueba estadística ANOVA, con el propósito de
determinar si entre ellos existía una diferencia estadísticamente significativa. Los resultados
mostraron en general para las tres variedades de fresas que los valores de L* entre los
diferentes grupos clasificados según su ¿grado de madurez¿, son estadísticamente diferentes.
Los valores de esta variable, en todos los casos, muestran una tendencia descendente
conforme va madurando el fruto.
Para evaluar la diferencia de color medido con el colorímetro entre los frutos pertenecientes a
cada grupo clasificados según su ¿grado de madurez¿, se utilizó el índice de grado de diferencia
de color ¿E*ab. En general los resultados mostraron diferencias significativas en ¿E*ab entre los
diferentes grupos preestablecidos según su ¿grado de madurez¿.
Con la finalidad de clasificar los ¿grados de madurez¿ preestablecidos según las variables de
color L*, a* y b*, se utilizó la prueba estadística de análisis discriminante, obteniendo para las
variedades `Festival¿ y `Camino real¿ un procentaje alto de casos correctamente clasificados. En
promedio se obtuvieron valores de 94 % y 93 %, respectivamente.
En el caso de los resultados obtenidos de las mediciones de impedancia la prueba estadística
ANOVA se utilizó con el objetivo de conocer si existian diferencias estadisticamente
significativas en los valores de las variables de impedancia para los distintos niveles de ¿grados
de madurez¿. Los resultados no fueron los esperados, ya que no se observó una tendencia en
los resultados obtenidos. Sin embargo, la prueba de análisis discriminante de los ¿grados de
madurez¿ en función de las variables de impedancia mostró porcentajes de casos
correctamente clasificados muy alentadores, ya que en el caso de los grupos tamaños B y C, de
las fresas de la variedad `Camino real¿, se obtuvieron porcentajes de 84 % y 82 %,
respectivamente, según las variables de impedancia Rs, CPE-P, CPE-T y Rp.
Los resultados de las pruebas de análisis discriminante de los grupos de las variedades 'Sweet
charly' mostraron que las variables que mejor discriminan para los grupos clasificados según su
¿grado de madurez¿ son para color, L* y para impedancia, CPE-P; para 'Festival' fueron la
variables de color, a* y de impedancia, Rs; y finalmente, para 'Camino real' fueron las variables
de color L* y a* y las variables de impedancia CPE-P y Rs.
En relación a los resultados de las mediciones destructivas de firmeza en general mostraron
que las fresas más pequeñas son más resistentes. La variedad que mostró los valores más altos
de firmeza fue `Festival¿ seguida de las fresas de la variedad `Camino real¿ y `Sweet charly¿.
Finalmente, se utilizó la prueba estadística de regresión lineal múltiple con el objetivo de
explicar el comportamiento de la variable firmeza a partir de las variables explicativas de
impedancia bio-eléctrica (Rs y CPE-P) y color (L*, a* y b*).
Los modelos obtenidos a partir de las variables explicativas de color L*, a* y b* mostraron para
las variedades 'Sweet charly' y 'Festival' , valores del coeficiente de determinación R2
mayores
a los modelos que incluyen las variables explicativas de impedancia Rs y CPE-P. Los modelos
que muestran la relación entre la variable firmeza con las variables explicativas Rs y CPE-P
para la variedad 'Camino real' presentaron los valores mas altos del coeficiente de
determinación
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