Revista Mexicana Ciencias Agrícolas volumen 11 número 7 28 de septiembre - 11 de noviembre, 2020
DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v11i7.2409
Nota de investigación
Conductividad eléctrica de la solución nutritiva efecto en el rendimiento y la calidad nutracéutica de pimiento morrón
Ema Luz Pérez-Vazquez1
Jazmín Monserrat Gaucín-Delgado1
Silvia Citlaly Ramírez-Rodríguez1
María de los Ángeles Sariñana-Navarrete1
Gerardo Zapata Sifuentes2
Elizabeth Zuñiga-Valenzuela3§
1Tecnológico Nacional de México-Instituto Tecnológico de Torreón. Carretera Torreón-San Pedro km 7.5, Ejido Ana, Torreón, Coahuila, México. CP. 27170. (luz-pe1192@hotmail.com; jazmontse@hotmail.com; citlaly-rrha@hotmail.com). 2Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. (gdo.zapata81@gmail.com). 3Universidad Juárez del Estado de Durango-Facultad de Agricultura y Zootecnia Venecia. Ej. Venecia, Gómez Palacio, Durango, México. CP. 35000.
§Autora para correspondencia: elizabeth.zunigaval@yahoo.com.mx.
Resumen
La concentración de ionica de la solución nutritiva en sistemas hidroponicos influye en el rendimiento y la calidad de los frutos cosechados. Bajo esta perspectiva el objetivo de este estudio fue determinar el efecto de la conductividad eléctrica (CE) de la solución nutritiva (SN) sobre el rendimiento y contenido de compuestos bioactivos en frutos de pimiento morrón. Bajo un diseño experimental completamente al azar con diez repeticiones, plantas de pimiento fueron irrigadas con una SN a diferente CE (1, 2, 3.2 y 4 dS m-1), se determinó el rendimiento y en frutos se cuantificaron los compuestos biactivos. Los resultados indican que una conductividad eléctrica de tres o superior mejora la calidad nutracéutica, pero disminuye el rendimiento de pimiento morrón. El manejo agronómico de la CE en la SN es una alternativa para incrementar la calidad nutracéutica y la capacidad antioxidante de los frutos de pimiento morrón desarrollado en condiciones hidroponicas.
Palabras claves: Capsicum annuum L, cultivos sin suelo, nutracéuticos.
Recibido: julio de 2020
Aceptado: agosto de 2020
El pimiento morrón es una de las especies de hortalizas que se cultivan más ampliamente en el mundo (De Charlo et al., 2012). México es el principal proveedor de este producto al mercado de Estados Unidos y Canadá (Díaz et al., 2013). Los estados con mayor producción son Sinaloa, Sonora y Guanajuato (SAGARPA, 2016). El interés en el consumo de pimiento morrón se debe, en gran medida, a su contenido de compuestos bioactivos, los cuales son una rica fuente de antioxidantes que pueden variar entre los genotipos de diferente color y en la etapa madura como en la etapa de maduración completa (Chávez et al., 2015).
Estos fitoquímicos antioxidantes pueden prevenir algunos tipos de cáncer, también tienen un efecto en el control de enfermedades cardiovasculares, aterosclerosis e influyen positivamente en la prevención del proceso de envejecimiento (Selahle et al., 2015). La superficie sembrada por este cultivo está en continuo incremento y representa 16% de la superficie sembrada en condiciones de agricultura protegida en el país, solo superado por el cultivo de tomate el cual se cultiva en 70% (SAGARPA, 2012).
En estos sistemas de producción un factor importante en el rendimiento y calidad de los cultivos es la concentración iónica de las SN; expresada como CE (Preciado-Rangel et al., 2003). El manejo adecuado de la CE de la SN es un punto crucial (Trejo-Téllez y Gómez-Merino, 2012), debido a que valores bajos de provoca deficiencias nutrimentales principalmente de N y altos induce problemas de absorción de nutrientes por poseer un potencial osmótico alto, lo cual limita la absorción de iones por la raíz. También se utiliza para mejorar el contenido de compuestos bioactivos en la parte comestible de la planta (Lam et al., 2020), a expensas de un decremento en el rendimiento (Moya et al., 2017). Bajo esta perspectiva el objetivo fue determinar el efecto de la CE de la SN sobre las propiedades nutracéuticas del fruto sin disminuir el rendimiento.
Material vegetal y condiciones de crecimiento
El experimento fue desarrollado en un invernadero semiautomático, circular, cubierto con una capa de polietileno plástico y sistema de enfriamiento semiautomático, está ubicado en el Instituto Tecnológico de Torreón, Torreón, Coahuila, México (24° 30’ y 27° latitud norte, 102° 00’ y 104° 40’ longitud oeste y 1 120 msnm). Plántulas de chile pimiento morrón (Capsicum annuum L), con cuatro hojas verdaderas y una altura entre 15-20 cm (una plántula por maceta), fueron colocadas en bolsas de plástico negro de 20 L, como macetas, con arena de río y vermiculita (80:20), como sustrato. La arena del río se lavó y desinfectó con solución de hipoclorito de sodio al 5%. Las macetas se colocaron en doble hilera con una densidad 3 plantas m-2. Con un sistema de riego por goteo se irrigó tres veces al día, rociando con 1 L maceta-1 d-1 desde el trasplante hasta la floración y 2 L maceta-1 d-1 de la floración a la cosecha.
Diseño experimental y tratamientos
El diseño experimental fue completamente aleatorizado. Los tratamientos consistieron en cuatro soluciones nutritivas con diferente conductividad eléctrica (1, 2, 3 y 4 dS m-1) tomando como base la solución nutritiva Steiner (1984), el pH de las soluciones nutritiva se mantuvo entre 5.0 y 5.5. Cada tratamiento incluyó 10 plantas y cada planta fue una réplica. Agua de grifo se usó para preparar cada solución nutritiva, el análisis del agua reporto una CE: 0.49, pH: 6.97, cationes (me L-1): Ca2+ 3.63, Mg2+ 0.15, K+ 0.02, Na+ 1.64 y aniones (me L-1) HCO3- 1.55, Cl- 2.09 y SO42- 1.02, por tanto, se clasificó como C2S1 (Ayers y Westcot, 1985).
Parámetros evaluados
Rendimiento
El peso de los frutos de cada planta fue cosechado usando una báscula digital portátil Ohaus® se obtuvo con una aproximación de 0.01 g. Los datos obtenidos se informan en kg planta-1.
Diámetro ecuatorial del fruto
Los diámetros longitudinal y transversal se obtuvieron de los frutos, para ello se utilizó un vernier digital marca Truper modelo 14388 y se expresaron en milímetros (mm).
Contenido de sólidos solubles
Se determinó el contenido de sólidos solubles a los frutos de pimiento morrón con un refractómetro Atago Master 2311. Se tomaron cuatro frutos de cada tratamiento y repetición. A los frutos se realizó un corte para poder extraer una gota y poder colocarlo en la lente del refractómetro, esto se repitió por veces en cada fruto, los resultados se expresaron en °Brix.
Compuestos bioactivos
Preparación de la muestra
Muestras de frutos frescos se lavaron con agua destilada durante 2 min para eliminar residuos y se liofilizaron durante 10 d. Luego, el material seco se trituró manualmente (en mortero) y se almacenaron en tubos de plástico Eppendorf a -18 °C hasta que se obtuvieron los extractos.
Extractos de compuestos fenólicos
Una muestra seca de 100 mg se mezcló con 5 mL de metanol, en un tubo de plástico con tapón de rosca. Esta se colocó en un agitador (ATR Inc., USA) durante 24 h (20 rpm) a 5 °C. Los tubos se centrifugaron a 30 000 × g durante 5 min y el sobrenadante se extrajo para las pruebas analíticas.
Determinación de fenoles totales
El contenido fenólico total se midió usando una modificación del método de Folin-Ciocalteu (Singleton et al., 1999). 30 μl de extracto se mezclaron con 270 μl de agua destilada en un tubo de ensayo, para luego añadir 1.5 ml de reactivo de Folin-Ciocalteu (Sigma-Aldrich, St Louis MO, EEUU) diluido (1:15) y se agitó con vortex durante 10 s. Después de 5 min se añadió 1.2 ml de carbonato de sodio (7.5% w/v) y se agitó durante 10 s.
La solución se colocó en baño de agua a 45 °C durante 15 min, y después se dejó enfriar a temperatura ambiente. La absorbancia de la solución se leyó a 765 nm en un espectrofotómetro UV (Genesys 10). Para calcular el contenido fenólico se realizó una curva de calibración utilizando ácido gálico como estándar, y los resultados se registraron en mg de equivalente de ácido gálico por 100 g en base a peso seco (mg AGE 100 g-1 PS).
Capacidad antioxidante
La capacidad antioxidante equivalente en Trolox se evaluó de acuerdo con el método in vitro ABTS+ publicado por Esparza-Rivera et al. (2006). Se preparó una solución de ABTS+ con 40 mg de ABTS (Aldrich, St. Louis, Missouri, EU) y 1.5 g de dióxido de manganeso (Fermont, Nuevo León, México) en 15 ml de agua destilada. La mezcla fue agitada vigorosamente y se dejó reposar cubierta con papel aluminio durante 20 minutos. Luego, la solución se filtró en papel Whatman 40 (GE Healthcare UK Limited, Little Chalfont, Buckinghamshire, Reino Unido) y la absorbancia se ajustó a 0.7 ±0.01 a una longitud de onda de 734 nm utilizando solución fosfato buffer 5 mM.
Para la determinación de capacidad antioxidante se mezclaron 100 µl de muestra y 1 ml de solución ABTS+, y después de 60 y 90 segundos de reacción se leyó la absorbancia de la muestra a 734 nm. Se preparó una curva estándar con Trolox (Aldrich, St. Louis, Missouri, EU) y los resultados se reportaron como capacidad antioxidante equivalente en mM equivalente en Trolox por g base seca (mM equiv Trolox g-1 BS). Los análisis se realizaron por triplicado.
Análisis estadístico
Los datos obtenidos de los resultados se sometieron a un análisis de varianza y para la separación de medias se utilizó la prueba simultánea de Tukey p≤ 0.05.
Rendimiento
El rendimiento disminuye con una CE superior a 2 dS m-1, el menor rendimiento causado por el incremento en la CE de la SN, es debido a la disminución en el tamaño y peso de los frutos (Figura 1a), similares resultados son reportados por (Fallik et al., 2019), al indicar que el rendimiento del pimiento morrón disminuye conforme se incrementa la salinidad, debido el pimiento es un cultivo sensible a la salinidad (Ben-Gal et al., 2008), con una CE superior a 3 dS m-1, exceden los requerimientos nutrimentales del cultivo (Sonneveld y Van der Burg, 1991); sin embargo, no todos los cultivares responden de una manera similar (Aktas et al., 2006).
La reducción en el rendimiento debido al menor tamaño de los frutos es atribuible a que estos presentan una mayor dificultad en la absorción de agua, causada por una alta concentración de iones en la rizosfera afectando así la expansión de los frutos, además de lo anterior también se puede reducir algunos nutrimentos principalmente aquellos que son absorbidos por flujo de masas lo que puede causar problemas de pudrición apical (Terraza et al., 2008). También es posible que la disminución del rendimiento sea causada por una baja fotosíntesis, lo que disminuye la disponibilidad de CO2 como resultado de las limitaciones de difusión (Flexas et al., 2007) y por una disminución de la conductancia de CO2 en los estomas y mesofilo (Ashraf y Harris, 2013).
Solidos solubles totales
Los sólidos solubles en frutos de pimiento se incrementaban conforme aumentaba la CE en la SN (Figura 1c). Similares resultados fueron encontrados por Navarro-López et al. (2012), al encontrar que una CE de 3 y 4 dS m-1 se incrementan significativamente los SST en los frutos de pimiento. La mayor acumulación de sólidos solubles en el fruto, es debido a que cuando existe una CE altas en la SN, se produce una reducción del flujo de agua hacia el fruto y al aumento de la hidrólisis de sacarosa, que produciría fructosa y glucosa, en respuesta al alto potencial osmótico en la a solución nutritiva (Fallik et al., 2019), lo que ocasiona una acumulación activa de solutos en los frutos como azucares simples (glucosa, fructosa y sacarosa), con lo que se logra disminuir el potencial osmótico, facilitando así la absorción de agua en los frutos (Goykovic-Cortés y Saavedra-del Real, 2007).
Figura 1. Efecto de la conductividad eléctrica de la solución nutritiva, sobre el rendimiento, solidos solubles torales, compuestos fenólicos y actividad antioxidante de frutos de pimiento morrón.
Compuestos fenólicos y actividad antioxidante
El consumo de alimentos ricos en compuestos bioactivos se asocia con un menor riesgo de enfermedades por cáncer y prevención de muchas enfermedades, de ahí la importancia de aumentar la biosíntesis de estos compuestos en los frutos antes de la cosecha y su posterior consumo. La síntesis y acumulación de compuestos bioactivos en las plantas generalmente es estimulada por el estrés biótico o abiótico como la salinidad, dichos compuestos tienen la función de proteger del daño oxidativo grave a los lípidos, proteínas y ácidos nucleicos (Navarro et al., 2006).
A medida que se incrementa la CE en la SN, el contenido de compuestos fenólicos (Figura 1b) y la actividad antioxidante (Figura 1d) en los frutos de pimiento se incrementa. El contenido total de fenoles y los antioxidantes totales aumentaron un promedio de 46 y 42%, respectivamente, entre la menor y la mayor CE. Este comportamiento es causado por la alta CE de la NS que induce a un estrés salino y por ende las plantas van a producir mayor contenido de sustancias antioxidantes para su defensa ante el estrés oxidativo (Navarro et al., 2006; Carmine et al., 2017).
El aumento de compuestos bioactivos en los frutos es deseable debido a que los compuestos antioxidantes protegen a las células humanas de los radicales libres, los cuales provocan daños a las células y aumentan el riesgo de desarrollar cáncer, enfermedades cardiovasculares y otros trastornos degenerativos (Carranco et al., 2011).
Conclusiones
La conductividad eléctrica en la solución nutritiva afecta el rendimiento y la calidad de los frutos de pimiento morrón. Una conductividad eléctrica de 3 dS m-1 o superior mejora la calidad nutracéutica, pero disminuye significativamente el rendimiento de pimiento morrón.
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