Enzyme kinetics modelling approach to evaluate the impact of high CO2 and super-atmospheric O2 concentrations on respiration rate of pomegranate arils

• Zinash A. Belay ^[1] ; Oluwafemi J. Caleb ; Umezuruike Linus Opara ^[1]
  1. [1] Stellenbosch University

     Stellenbosch University

     Stellenbosch, Sudáfrica

     
• Localización: CyTA: Journal of food, ISSN 1947-6337, ISSN-e 1947-6345, Vol. 15, Nº. 4, 2017, págs. 608-616
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Modelado de cinética enzimática para evaluar el impacto de altas concentraciones de CO2 y de concentraciones súper-atmosféricas de O2 en la frecuencia respiratoria de arilos de granada
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• Resumen
  • español

    Se ha demostrado que el O2 súper-atmosférico incide en la frecuencia respiratoria (FR); sin embargo, no existe ningún modelo que describa su efecto en la FR de los arilos de granada. El presente estudio analizó los efectos que cuatro composiciones diferentes de gas (5 kPa O2, 10 kPa CO2 y 85 kPa N2; 10 kPa O2, 5 kPa CO2 y 85 kPa N2; 70 kPa O2, 10 kPa CO2 y 20 kPa N2; y aire) tuvieron en la FR de arilos de granada (cv. Wonderful) almacenados a 5°C. Así, para investigar el efecto de inhibición que el CO2 produce en la tasa de consumo de O2 se utilizaron modelos de cinética enzimática de Michaelis–Menten (MM), mientras que para determinar el límite de fermentación se empleó el cociente respiratorio (CR). Se constató que el aumento de la concentración de O2 de 5 kPa a 70 kPa produjo un incremento de la tasa de consumo de O2, que se elevó de 0.87 a 2.81 mL/kg h. Todos los parámetros del modelado de cinética enzimática describen adecuadamente la influencia de las concentraciones de gas en la FR de arilos de granada, con el coeficiente de correlación (R2adj = 81–91%).

  • English

    Super-atmospheric O2 has been shown to affect respiration rate (RR), but no model describing its effect on RR for pomegranate arils has been reported. This study investigated the effects of four different gas compositions (5 kPa O2, 10 kPa CO2 and 85 kPa N2; 10 kPa O2, 5 kPa CO2 and 85 kPa N2; 70 kPa O2, 10 kPa CO2 and 20 kPa N2; and air) on RR of pomegranate arils (cv. Wonderful) stored at 5°C. Michaelis–Menten enzyme kinetics models were used to investigate the effect of CO2 inhibition on O2 consumption rate. Respiratory quotient was used to determine fermentation threshold. The O2 consumption rate increased from 0.87 to 2.81 mL/kg h, with increase in O2 concentration from 5 kPa to 70 kPa. All enzyme kinetics model parameters adequately described the influence of gas concentration on aril RR with correlation coefficient (R2adj = 81–91%).