Carya illinoensis - Pecana estudio en el valle de Ica

1
anales
científicos
Mayo - Agosto 2004
Volumen: LVIII
2
Anales Científicos UNALM
Publicación de La Universidad Nacional Agraria La Molina
Editor: Hugo Vega Cadima
hvc@lamolina.edu.pe
EDITORIAL AGRARIA
Telf.: 349-5647 anexo: 190
Apartado: 456, Lima 100.
Los artículos publicados son de entera responsabilidad de sus autores.
Se permite la reproducción parcial siempre y cuando se cite la fuente
y se envíe a la editorial un ejemplar de la publicación que incluye el
texto reproducido de Anales Científicos Nº 58
3
AUTORIDADES UNIVERSITARIAS:
Luis Maezono Yamashita
RECTOR
Victor Guevara Carrasco
VICE RECTOR ACADEMICO
Luis Briceño Berru
VICE RECTOR ADMINISTRATIVO
DECANOS:
Manuel Canto Saenz
AGRONOMIA
Delia Infantas Mesias
CIENCIAS
Victor Barrena Arroyo
CIENCIAS FORESTALES
Alvaro Ortiz Sarabia
ECONOMIA Y PLANIFICACION
David Campos Gutierrez
INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
J. Abel Mejia Marcacuzco
INGENIERIA AGRICOLA
Arcadio Henry orrego Albañil
PESQUERIA
Manuel Rosemberg Barroón
ZOOTECNIA
Felix Camarena Mayta
DIRECTOR EPG
Anales Científicos UNALM
4
ANALES CIENTIFICOS
CONTENIDO:
EDWIN BALDEON CH, VICTOR MEZA C, JULIO GIRALDO H.
Evaluación de un fermentador con levaduras (S. cerevisiae) inmovilizadas
en perlas de cerámica.................................................................................
1
DAVID OJEDA F , DAVID CAMPOS G,
ROSANA CHIRINOS G Y LUIS CISNEROS Z.
Antocianinas, compuestos fenolicos y actividad antioxidante
en cáscaras de tres variedades de camote morado
(Ipomoea batatas (l.) lam)............................................................................... 13
CARLOS ELÍAS PEÑAFIEL, BETTIT SALVÁ RUIZ.
Utilización del método de diseño de mezclas en la formulación
de salchichas tipo frankfurter con inclusión de goma de tara
(Caesalpinia spinosa)..................................................................................
31
DANIEL E. RUBIO DIAZ, MILBER UREÑA PERALTA.
Disminución de viscosidad y aumento de densidad energética de
mezcla de cereales extruidos por acción enzimática de harina
de quinua (Chenopodium quinoa willd) germinada..........................................
53
SADY GARCÍA B.,, LUIS TOMASSINI V. Y LUIS GARCÍA F.
Incremento estacional de biomasa en el cultivo del pecano
[Carya illinoensis (wangenh) C. Koch] cv Mahan
en el Valle de Ica.............. ..........................................................................
66
SADY GARCÍA B. , LUIS TOMASSINI V. Y LUIS GARCÍA F.
Curvas de concentración de macronutrientes en ramas fruteras
y no fruteras del pecano [carya illinoensis (wangenh) C. Koch]
cv Mahan en el Valle de Ica.........................................................................
78
MARTÍN ARAUJO FLORES, RAÚL GONZÁLEZ FLORES.
Características mecánicas y de preservación de cuatro especies
forestales de Pucallpa para postes de transmisión eléctrica.................................... 90
JULIO CÉSAR NAZARIO RÍOS
Caracterización de suelos en areas con presencia de caoba
(Swietenia macrophylla King) al estado natural en el Alto Purus ................... 102
GUILLERMO AGUIRRE YATO, SADY GARCÍA BENDEZÚ.
Abonados de fondo, sostenimiento y complementos foliares
en el cultivo de espárrago en Ica ................................................................
116
5
LUIS CHIAPPE VARGAS, HUGO L VEGA CADIMA,
IGNACIO ISIDRO ADRIAN.
Investicación y transferencia de tecnología: el caso de la siembra
en secuencia algodón – frijol – algodón en la Costa Central............................ 128
RAPHAEL FELIX VALENCIA CHACÓN
Análisis de un diseño de bloques completos-incompletos
con un tratamiento referencial........................................................................ 141
CÉSAR MENACHO CHIOK, MILAGROS FLORES CHINTE
Aplicación del análisis multivariado de
variancia (Manova)........................................................................................ 157
JULIO NAZARIO RÍOS
Evaluación de suelos afectados por la actividad minera
en el departamento de Cajamarca................................................................. 173
CELIA SILVERA, DORIS ZÚÑIGA, OSCAR LOLI
Comportamiento de cepas de Rhizobium aisladas de Kudzú
(Pueraria phaseoloides) en dos variedades de Phaseolus
vulgaris, en condiciones de laboratorio.......................................................... 186
JORGE ESCOBEDO ALVAREZ, JAVIER E. MORÓN PRETELL
Efecto de la intensidad y la época de la poda en verde sobre
la formación de brotes cortos en tres cultivares
de manzano (Malus x doméstica bork.).......................................................... 195
AGAPITO LINARES SALAS, DAVID PARI FLORES
“Análisis de las ventajas competitivas de quinua (Chenopodium
quinoa willd.) peruana para exportación (Puno)“............................................. 203
EDWIN AUGUSTO VIGO SANCHEZ
«Posibilidad de aplicar la reingeniería a las cooperativas
de las Fuerzas Armadas y Policía Nacional del Perú»........................................................... 230
ANA MARÍA BAUTISTA SALAS, FELIX CAMARENA MAYTA
Estimación de la efectividad y del avance genético por selección
para precocidad y rendimiento de grano en frijol de palo
(Cajanus cajan (l) miiisp.) en dos ambientes
de la Costa Central.............................................................................................................. 254
.
6
Anales Científicos UNALM
7
EVALUACIÓN DE UN FERMENTADOR CON LEVADURAS (S. cerevisiae)
INMOVILIZADAS EN PERLAS DE CERÁMICA
Edwin Baldeón CH.1; Víctor Meza C.2; Julio Giraldo H3
RESUMEN
En la preparación del soporte para la inmovilización de Saccharomyces cerevisiae, se
mezcló arcilla con 10% de caolín y 50% de agua, formando una masa plástica que se llevó a
600°C por 8 h, obteniéndose perlas de cerámica de alta resistencia y bajo desprendimiento. En
el proceso de inmovilización los factores óptimos para la inmovilización fueron: 4,91 mm de
tamaño de las perlas, 30 ml/h de flujo y 107 cél/ml de concentración inicial de células, siendo
el porcentaje de inmovilización de 44,41% y células inmovilizadas de 1,47x107 cél/g perla.
En el proceso de fermentación se empleó un fermentador empacado con perlas de
cerámica previamente inmovilizadas, alimentándose con una solución de sacarosa a 23 °Brix,
pH de 3,5 y peptona 1%. El proceso se realizó en cultivo en lote, lográndose obtener una eficiencia alcohólica de 67,59% (12,94 °GL) durante 10 días de fermentación, siendo las características
del fermentador: 0,05 m de diámetro, 0,76 m de longitud con una relación D/L de 1/15.
SUMMARY
In the preparation of support for immobilization of Saccharomyces cerevisiae, clay was
combined with 10% of kaolin and 50% of water, forming a plastic mass that took to 600°C by 8
h, obtaining high strength and low loosening ceramics pearls. in the immobilization process the
optimal factors for immobilization were: 4,91 mm of pearls size, 30 ml/h of flow and 107 cel/ml
of initial concentration of cells, being the immobilization percentage 44,41% and immobilized
cells of 1,47x107 cel/g pearl. In the fermentation process a packed fermentador with ceramics
pearls previously immobilized was used, feeding itself with a saccharose solution 23 °Brix, pH
of 3,5 and peptone 1%. The process was made in culture in lot, obtaining alcoholic efficiency of
67,59% (12,94 °GL) during 10 days of fermentation, being the characteristics of the fermentador
were: 0,05 m of diameter, 0,76 m of length with a 1/15 relation D/L.
1
2
3
Profesor del Departamento académico de Ingeniería de la Facultad de Industrias Alimentarias,
UNALM
Profesor del Departamento académico de Biología de la Facultad de Ciencias, UNALM
Profesor del Departamento académico de Ciencia, Tecnología e Ingeniería de la Facultad de
Industrias Alimentarias, UNAS.
Anales Científicos UNALM
8
I.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad los países desarrollados experimentan grandes avances en el campo
científico y particularmente en el campo de la biotecnología. En el Perú existen pocos trabajos
al respecto. No obstante, el interés de muchos investigadores en el estudio de inmovilización
celular como técnica de aplicación de la biotecnología ha permitido desarrollar nuevos métodos que han vuelto rentables a muchos procesos y productos industriales por su simpleza y
rendimiento.
Dada la utilidad y aplicación de las células inmovilizadas en diversos procesos
agroindustriales y viendo la factibilidad de utilizar la arcilla para la elaboración de perlas como
soporte de inmovilización de Saccharomyces cerevisiae en la obtención de etanol, en el
presente trabajo de investigación se plantearon los siguientes objetivos:
-
II.
Evaluar las características óptimas de inmovilización de S. cerevisiae empleando como
soporte perlas de cerámica.
Determinar las características óptimas del fermentador empacado durante el proceso
de fermentación.
REVISIÓN DE LITERATURA
Bensoain (1985) define a la arcilla como un producto natural, originado a partir de la
meteorización de las rocas, siendo las partículas inferiores a 2 mm. Costales y Olson (1963)
señalan que la arcilla está compuesta de silicio, aluminio y agua, químicamente combinados,
como silicato hidratado de alúmina. Valdez (1994) reporta que el Perú cuenta con buenos
yacimientos de arcilla y caolín, distribuidos en quebradas y laderas de Huaraz, Cajamarca,
Puno, Cuzco y toda la sierra central.
Según Buckman (1985) la arcilla está dispuesta en placas o escamas, y cuando se
humedece con una cantidad adecuada de agua se dilata, volviéndose pegajosa e incrementando
su plasticidad. Asimismo, Baver (1991) menciona que la forma de las partículas más pequeñas
no es esférica y la densidad relativa para la mayor parte de los suelos corrientes está entre 2,6
a 3,75.
Costales y Olson (1964) señalan que existen tres cualidades para la producción de
cerámica. La primera es la plasticidad, dada por el desplazamiento de las partículas planas
unas sobre otras cuando están húmedas. Segundo es la porosidad, debe ser suficientemente
poroso para poder sacar una cerámica uniforme y sin grietas. Y el tercero, es la vitrificación.
Esta propiedad predomina cuando la arcilla llega a tener la consistencia similar al vidrio.
Córdova (1991), manifiesta que el desarrollo de cuerpos cerámicos de porosidad controlada permite visualizar distintos campos de aplicación de estos materiales, sobre todo en la
inmovilización celular o enzimática. El parámetro más importante en la selección de un soporte inorgánico, es la compatibilidad con el biocatalizador, que se determina explorando el efecto
de iones solubles en la inhibición, desnaturalización o inactivación de las enzimas o células
inmovilizadas en el soporte. El segundo parámetro importante del soporte cerámico es la
morfología del poro, en términos de diámetro, volumen y tortuosidad.
EVALUACIÓN DE UN FERMENTADOR CON LEVADURAS (S. cerevisiae)
INMOVILIZADAS EN PERLAS DE CERÁMICA
9
Wiseman (1989), menciona que el soporte debe tener un gran coeficiente de vida útil
como para permitir el uso repetido en procesos en lote o el uso prolongado en procesos
continuos, por lo que será necesario que tenga una buena resistencia mecánica y elástica.
Además, debe ser estable a elevadas temperaturas, presión y cambios de pH.
III.
MATERIALES Y MÉTODOS
El presente trabajo se realizó en el Laboratorio de Biología y Microbiología de la Universidad Nacional Agraria de la Selva, en los meses de Octubre del 1995 y Noviembre de 1996.
Materiales
Se empleó arcilla de color amarillo recolectada en laderas y quebradas de la ciudad de
Tingo María en el Departamento de Huanuco.
Se empleó levaduras de panificación (S. cerevisiae) adquirida en el mercado local,
presentada comercialmente como levadura fresca (100% pura), de la marca FLEISCHMANN.
Los microorganismos fueron almacenados y propagados en Caldo Sabouraud (Merck) que
contenía: glucosa 4%, peptona 1.0%, agar-agar 1.6% y agua.
Para la construcción se utilizaron: tubos de PVC de 2 pulgadas de diámetro, reductores
de PVC de 2 pulgadas a ¾ de diámetro, regulador de flujo, pegamento, envases de plástico y
soporte universal.
Elaboración de las perlas de cerámica
Las perlas de cerámica se elaboraron con una mezcla de arcilla amarilla (40%), caolín
(10%) y agua (50%). Todo se mezclaba manualmente hasta obtener una masa de consistencia
plástica. Posteriormente, se moldearon esferas con un diámetro promedio de 4,9, 7,0 y 8,3
mm, se secaron a 80°C durante 10 min y se quemaron en un horno a 600°C durante 8 h.
Finalmente, se lavaban las perlas de cerámica para eliminar impurezas adheridas en la superficie, se secaban y almacenaban hasta su uso.
Métodos de características del soporte
Determinación del porcentaje de espacio poroso (e)
Se aplicó el método descrito por Buckman (1985) bajo la siguiente fórmula:
% Espacio sólido = 100 – (Densidad aparente /Densidad de las partículas)
% Espacio poroso (e) = 100 - % Espacio sólido
Determinación de la densidad de las partículas de arcilla
Se empleó el método del picnómetro, descrito por Cavazos y Rodríguez (1992). En
este método se llena un picnómetro de 50 ml con agua destilada y se pone a hervir durante 10
min para eliminar el aire contenido. Se deja enfriar, se agrega agua hasta aforar el picnómetro
y se pesa (P1). Luego, se retira la mitad del contenido de agua del picnómetro, se agrega 10 g
Anales Científicos UNALM
10
de arcilla en polvo seco, se homogeniza y se deja hervir durante 3 min. Posteriormente, se enfría
y se agrega agua hervida hasta completar la marca de aforo del picnómetro y se pesa (P2).
Finalmente, se agita el picnómetro y el contenido se vierte en una cápsula de porcelana previamente pesada, se deja secar durante 24 h a 105°C y se determina el peso (P3). Con los datos
obtenidos se realizan los cálculos para determinar la densidad real de las partículas de arcilla.
Volumen de agua desplazada = (P3 – P2) – (P1)
Densidad real = Peso de arcilla/ volumen de agua desplazada
Determinación de la densidad aparente
Es la relación entre el volumen y la masa de una perla de arcilla.
Determinación del diámetro y peso
Se utilizó la metodología descrita por Castillo (1993).
Superficie específica (S)
Se aplicó el método descrito por Baver (1991), en donde se determina el área en mm2
y se divide entre el volumen de la perla de arcilla, representando la superficie específica en mm2
por gramo de perla.
Superficie específica del lecho (Sb)
Se determinó en base al porcentaje de espacio poroso y la superficie específica aplicando la siguiente fórmula:
Sb = (1-e) x S.
Inmovilización del microorganismo
Determinación de la curva de crecimiento de S. cerevisiae
Para determinar la curva de crecimiento, en condiciones estériles se tomaba una alícuota de 5 ml de cultivo de S. cerevisiae y se inoculaba en 200 ml de caldo Sabouraud,
contenido en un matraz Erlenmeyer de 1 l. El sistema se homogenizaba y se incubaba a 30°C
durante 24 h. El crecimiento del microorganismo se monitoreaba tomando muestras de 3 ml
con intervalos de una hora. El número de microorganismos se determinaba empleando la
cámara de Neubauer y se expresaba como número de cél/ml. Para el recuento de levaduras se
tomaba un volumen de suspensión con la pipeta Pasteur, se cargaba la cámara de Neubauer y
se dejaba reposar hasta conseguir una distribución uniforme de levaduras. A continuación, con
ayuda de un microscopio, se contaban las levaduras de los cuadros grandes de las cuatro
esquinas y de uno cualquiera del centro. Se realizaban las diluciones oportunas para conseguir un inóculo con una concentración deseada de levaduras.
La concentración de levaduras en el inóculo se calculaba a través de la fórmula siguiente:
N° células/ml-1 = (N° células contadas) x 400 x 80-1 x 104
EVALUACIÓN DE UN FERMENTADOR CON LEVADURAS (S. cerevisiae)
INMOVILIZADAS EN PERLAS DE CERÁMICA
11
Inmovilización de S. cerevisiae
Se utilizaba como medio de cultivo 1 l de caldo Sabouraud y en condiciones estériles
se inoculaba 25 ml de una suspensión de levaduras. Luego, se incubaba a 30°C durante 21 h,
tiempo en el que se alcanzaba el máximo crecimiento microbiano.
Cumplido el tiempo de activación celular se procedía a cosechar la biomasa por
centrifugación a 2500 rpm durante 15 min. Para el lavado se resuspendían las levaduras en 10
ml de solución salina al 0,9 %, se homogenizaban y se volvían a centrifugar. Al finalizar se
obtenía la biomasa concentrada libre de residuos orgánicos.
Para facilitar la inmovilización se resuspendieron las células en solución salina al 0.9
% hasta conseguir concentraciones adecuadas para el estudio.
Se empleó el método de inmovilización por adsorción descrito por Wiseman (1989) y
Quinteros (1987). Para el estudio de los parámetros de inmovilización se utilizaban la siguiente fórmula:
Células inmovilizadas = Nº células retenidas / peso del soporte
Nº células retenidas = Nº células iniciales – Nº células finales
% Inmovilización = (Nº células retenidas / Nº células iniciales) x 100
Determinación de parámetros para la inmovilización de S. cerevisiae
Tamaño de las perlas de cerámica
Se evaluaron tres diámetros diferentes de perlas D1(4,91 mm), D2(7,01 mm) y D3(8,33
mm), manteniendo constante la concentración inicial de células (106 cél/ml) y el flujo de inmovilización (120 ml/h). Posteriormente, se determinaba el porcentaje de inmovilización, seleccionando el tamaño que permitía obtener un mayor número de células inmovilizadas.
Flujo de inmovilización
Se evaluaron tres flujos diferentes: F1(120 ml/h), F2(75 ml/h) y F3(30 ml/h), manteniendo constante la concentración inicial de células (106 cél/ml) y el diámetro óptimo.
Posteriormente, se determinó el porcentaje de inmovilización y se seleccionó el flujo que
permitía obtener un mayor número de células inmovilizadas. Los flujos fueron impulsados
por gravedad.
Concentración inicial de S. cerevisiae
Se preparaban con solución salina estéril (NaCl 0,9%) 3 suspensiones de levaduras
activas con diferentes concentraciones de células: C1(105 cél/ml), C2(106 cél/ml) y C3(107 cél/
ml). En la evaluación del efecto de la concentración de microorganismos se mantenían constante el flujo y el tamaño de las perlas. Posteriormente, se determinaba el porcentaje de
Anales Científicos UNALM
12
inmovilización y se seleccionaba la concentración inicial de microorganismos que permitían
obtener un mayor número de células inmovilizadas.
Estudio de la fermentación
Proceso de fermentación
En el proceso de fermentación se empleó sacarosa invertida como sustrato de fermentación a 23 °Brix, pH de 3.5 y peptona 1%. La solución se pasteurizó a 82°C por 3 min,
luego se enfrió a 28°C y se alimentó al fermentador empacado con perlas de cerámica
previamente inmovilizadas. Transcurrido el tiempo de fermentación se agregó bisulfito de
sodio (250 mg/ml) a la solución fermentada para prolongar su conservación
Optimización de la relación diámetro /longitud del fermentador
En la optimización se estudiaron los siguientes niveles: D/L1 (1/10), D/L2 (1/15) y D/
L3 (1/20); manteniendo constante el diámetro de 0,05 m. Mediante la determinación de los
grados alcohólicos y la eficiencia alcohólica se optimizó la relación D/L.
Grado alcohólico (°GL)
En la determinación del grado alcohólico se empleó la equivalencia de 18 g/l (azúcar
consumido) equivale a 1 °GL (Cesare, 1985).
Eficiencia alcohólica
La eficiencia alcohólica se calculó mediante la metodología mencionado por Cesare
(1985) en función a la siguiente relación:
C6H1206 à 2C2H5OH + 2C02 +Energía
180 g
92 g
88 g
Análisis estadísticos
En los estudios planteados en la presente investigación, con factores de inmovilización y cinética de fermentación, se empleó el Diseño Completo al Azar con 3 repeticiones y la
prueba de comparación Tuckey (p<0.05).
IV. RESULTADO Y DISCUSIÓN
Caracterización física del soporte de inmovilización
En el Cuadro 1 se muestra las características físicas de las perlas de cerámica.
EVALUACIÓN DE UN FERMENTADOR CON LEVADURAS (S. cerevisiae)
INMOVILIZADAS EN PERLAS DE CERÁMICA
Cuadro 1:
13
Características físicas de las perlas de cerámica como soporte
de inmobilización
DIAMETRO (mm)
PROPIEDADES
4,91
7,01
8,33
Peso (g/perla)
0,1335
0,3867
0,6188
Densidad aparente (g/mL)
2,154
2,144
2,045
Densidad de la partícula (g/mL)
2,849
2,849
2,849
Superficie específica (mm2/g perla)
567,34
399,21
352,29
Espacio poroso(%)
24,39
24,75
28,22
Superficie específica del lecho (mm2/mm3)
0,924
0,644
0,517
Las perlas de cerámica presentaron diferentes características físicas en relación con
su tamaño. Así, La perla de arcilla de 4,91 mm mostraba la mayor superficie específica de
567,34 mm2/g perla (1,222 mm2/mm3). Sin embargo, la perla de arcilla de 8,33 mm tuvo el
mayor porcentaje de espacio poroso (28,22%). También, observamos en el Cuadro 1 que existía una relación inversa entre el tamaño de las perlas y la superficie específica y una relación
directa con el porcentaje de espacio poroso, que favorecían al proceso de inmovilización.
Determinación de la curva de crecimiento S. cerevisiae
En la Figura 1 se aprecia la curva de crecimiento de S. cerevisiae a 30 °C representada
por el número de células y tiempo de crecimiento.
Figura 1: Curva de crecimiento de Saccharomyces cerevisiae.
6
N ú m e ro d e c é lu la s (c
x e1 l/m
0
1000
100
10
1
0
5
10
15
T ie m p o (h )
20
25
Anales Científicos UNALM
14
En la Figura 1, se observa que en el inicio del experimento la concentración de
microorganismos es de 3,18x106 cél/ml. Durante las primeras 6 horas, las células se encontraron en un período de crecimiento lento alcanzando 9,4 x 106 cél/ml, es decir, las levaduras
en primera instancia se adaptan a las condiciones del medio (pH, concentración de nutrientes
y temperatura). Después de la fase de adaptación su crecimiento es pronunciado llegando a
las 21 h, punto máximo de la fase logarítmica e inicio de la fase estacionaría, con 1,63 x 106
cél/ml. La velocidad de crecimiento específico (m) fue de 0,19 h-1 y el tiempo de duplicación
de 3,7 h. A partir de las 21 h el crecimiento de las levaduras se mantenía y después disminuía, por efecto de la disminución del sustrato y la generación de metabolitos inhibidores en
el medio de cultivo.
Determinación del diámetro óptimo del soporte
En el Cuadro 2 se presenta los resultados del porcentaje de inmovilización, números
de células retenidas y células inmovilizadas, en función al tamaño de las perlas de cerámica.
Cuadro 2:
Determinación del diámetro óptimo de las perlas de cerámica.
DIAMETRO
ESTUDIO
4,91 mm
X 1± D S
7,01 mm
X 1± D S
8,33 mm
X 1± D S
Inmovilización (%)
40,8 ± 0,44
36,41 ± 0,58
27,29 ± 0,79
Número de células retenidas (célx109)
2,24 ± 0,44
1,958 ± 0,09
1,374 ± 0,06
Células inmovilizadas (célx106/g perla)
1,23 ± 0,24
1,06 ± 0,05
0,77 ± 0,04
1: Promedio de tres repeticiones ± DS (desviación estándar)
Se observa que el mayor porcentaje de inmovilización (40,8%) se obtuvo con perlas de
4,91mm de diámetro, seguido de 7,01 y 8,33 mm. De acuerdo, al análisis estadístico (ANVA)
se observó que existen diferencias altamente significativas entre los tratamientos y la prueba
de comparación de Tuckey (p<0,05) demostró que existen diferencias por efecto del tamaño
de las perlas. Al respecto, Navarro et al. (1979) citado por Silva (1991) estudiaron una serie de
soportes porosos y encontraron que la presencia de poros grandes incrementaba la biomasa
retenida en virtud del incremento de la superficie específica. Asimismo, Silva (1991) determinó
durante la inmovilización de Gluconobacter oxydans que la forma cúbica del soporte brindaba
mejores condiciones que la viruta de madera. En la presente investigación la perla de cerámica
de 4,91 mm de diámetro presentó las mejores condiciones de inmovilización basada en su
mayor superficie específica (1,222 mm2/mm3).
Determinación del flujo de inmovilización
En el Cuadro 3 se presenta los resultados del porcentaje de inmovilización, números de
células retenidas y células inmovilizadas, en función a la variación del flujo de inmovilización.
EVALUACIÓN DE UN FERMENTADOR CON LEVADURAS (S. cerevisiae)
INMOVILIZADAS EN PERLAS DE CERÁMICA
Cuadro 3:
15
Determinación del flujo óptimo de inmovilización.
FLUJO
DIA
METRO
ESTUDIO
120 ml/h
X 1± D S
75 ml/h
X 1± D S
30 ml/h
X 1± D S
Inmovilización (%)
40,27± 3,17
56,70 ± 0,61
74,51 ± 1,61
Número de células retenidas (cél x109)
2,14 ± 0,26
2,94 ± 0,08
3,85 ± 0,15
Células inmovilizadas (cél x 106/g perla)
1,18 ± 0,14
1,62 ± 0,05
2,13 ± 0,08
1: Promedio de tres repeticiones ± DS (desviación estándar)
Se obtuvo un porcentaje de inmovilización de 74,51% con el flujo de 30 ml/h, y un
menor número de células retenidas con 75 y 120 ml/h. De acuerdo, al análisis estadístico
(ANVA) se determinó que existen diferencias altamente significativas entre los tratamientos
y la prueba de comparación de Tuckey (p<0.05) demostró que habían diferencias por efecto
de los flujos de inmovilización. Al respecto, Quito (1988) citado por Silva (1991) empleó
diferentes flujos en la inmovilización de S. cerevisiae en soporte de esponja de polímero
sintético, observando que un flujo de 200 ml/h no favorecía una rápida adhesión. En la presente investigación con flujo de 30 ml/h se lograba un mayor porcentaje de inmovilización.
Determinación de la concentración celular inicial óptima para la inmovilización
En el Cuadro 4, se presentan los resultados del porcentaje de inmovilización, números
de células retenidas y células inmovilizadas, en función a la variación de la concentración
celular inicial de inmovilización.
Cuadro 4: Determinación de la concentración celular óptima.
CONCENTRACION
ESTUDIO
105 cél/ml
X 1± D S
106 cél/ml
X 1± D S
107 cél/ml
X 1± D S
76,96 ±.1,50
72,67± 1,19
44,41 ± 4,67
Número de células retenidas (cél)
3,90x108 ± 0,15
3,62x109± 0,10
2,66x1010 ± 0,35
Células inmovilizadas (cél/g perla)
2,15x105 ± 0,09
2,00x106± 0,05
1,47x107 ± 0,19
Inmovilización (%)
1: Promedio de tres repeticiones ± DS (desviación estándar)
Anales Científicos UNALM
16
Se observa que con una concentración inicial de 107 cél/ml se obtenía un menor
porcentaje de inmovilización (44,41%). No obstante, se lograba un mayor número de células
retenidas (2,66x1010 cél) en comparación a las otras concentraciones. De acuerdo al análisis
estadístico (ANVA) se observó que existen diferencias altamente significativas entre los tratamientos y la prueba de comparación de Tuckey (p<0,05) demostró que habían diferencias
por efecto de la concentración de células. Al respecto, Silva (1991) señala que las concentraciones celulares de 108 y 109 cél/ml permitían obtener mayor porcentaje de células
inmovilizadas durante la inmovilización de G. oxydans en soportes de madera. Además,
manifiesta que el soporte al entrar en contacto con una cantidad de células, muy por debajo
de su capacidad de saturación retendrá la mayor cantidad de células, dejando en circulación
sólo a las células que tienen menor tamaño, esto explicaría porque se obtuvo el menor
porcentaje de inmovilización con la concentración 107 cél/ml. En el presente trabajo el mayor
número de células retenidas correspondía a la concentración de 107 cél/ml.
Determinación de las dimensiones óptimas del fermentador
En el Cuadro 5 se presentan los resultados de los grados alcohólicos obtenidos durante la fermentación, en función a la relación D/L del fermentador con 0,05 m de diámetro. El
tiempo de fermentación fue de 10 días a pH de 3,5 y 23 ºBrix.
Cuadro 5:
Grados alcohólicos en función a las dimensiones (D/L) del fermentador.
RELACION (D/l)
Grado Alcohólico (°GL)
X1 ± D S
1/10
11,87 ± 0,49
1/15
12,94 ± 0,36
1/20
11,54 ± 0,19
1: Promedio de tres repeticiones ± DS (desviación estándar)
Se observa un mayor grado alcohólico (12.94 °GL) con la relación (D/L) de 1/15. El
análisis estadístico (ANVA) de los resultados demostró que existen diferencias altamente
significativas entre los tratamientos y la prueba de comparación de Tuckey (p<0.05) demostró que había diferencias entre la relación (D/L) 1/15 y los otros dos tratamientos. Sin embargo, entre la relación (D/L) 1/10 y 1/20 no existían diferencias. Quinteros (1987) indica que la
relación D/L óptima para diseñar un fermentador air-lift están entre 1/10 a 1/15. Al respecto,
no hay información que indique el cambio de la fermentación con la relación D/L para
fermentadores empacados con perlas de cerámica. Posiblemente, el cambio ocurre debido a
la interacción de las perlas de cerámica con el medio de fermentación, por consiguiente
observaría cambios en el pH, interacciones electrostáticas, inhibición de las levaduras y
otros. De acuerdo, a los resultados la relación D/L apropiada para el fermentador de perlas
de cerámica es 1/15. En la Figura 2, se observa las dimensiones del fermentador de acuerdo
a los resultados obtenidos.
EVALUACIÓN DE UN FERMENTADOR CON LEVADURAS (S. cerevisiae)
INMOVILIZADAS EN PERLAS DE CERÁMICA
Figura 2: Partes del fermentador con S. cerevisiae inmovilizadas en cerámica
1
2
3
PERLAS DE CERÁMICA
∅ 4.91 mm
L= 76 cm
•
REGULADOR DE FLUJO DE
ENTRADA
•
CONDUCTO DE SALIDA DE
C02
•
REDUCCION PVC DE 2 pulg
a ¾ pulg
•
TUBO PVC ∅ 2
•
REGULADOR DE FLUJO DE
SALIDA
4
3
5
17
Anales Científicos UNALM
18
V.
CONCLUSIONES
-
Las perlas de cerámica son un buen soporte de inmovilización para levaduras y permite obtener alcohol en niveles aceptables a partir de soluciones azucaradas.
-
Las condiciones óptimas para la inmovilización de S. cerevisiae en perlas de cerámica
fueron las siguientes: diámetro de las perlas de 4,91 mm, flujo de inmovilización de 30
ml/h, concentración inicial de células de 107 cél/ml; lográndose mayor células
inmovilizadas de 1,47x107 cél/g perla.
-
Las dimensiones óptimas del fermentador de lecho empacado con perlas de cerámica
fueron las siguientes: Diámetro de 0,05 m, longitud de 0,75 m con una relación D/L de
1/15.
VI. BIBLIOGRAFIA
BAVER, L. 1991. Física de suelos. Ed. Limusa S.A. de C.V. México.
BUCKMAN, R. 1985. Naturaleza y propiedades de los suelos. Ed. Hispano Americana S.A. de
C.V. México.
BENSOAIN, E. 1985. Mineralogía de arcilla de suelo. IICA. San José. Costa Rica.
CASTILLO, A. 1993. Cálculo de los coeficientes de difusión para xilosa, glucosa y etanol en
partículas esféricas de k-carragenato. Universidad Católica de Valparaiso. Chile.
CAVAZOS, T., y RODRÍGUEZ, C. 1992. Manual de prácticas de física de suelos. Ed. Trillas.
México.
CESARE, V. 1985. Obtención de una bebida espirituosa a partir del exudado de cacao
(Theobroma cacao L.). UNAS. Tingo María. Perú.
COSTALES, F., y Olson, D. 1963. Cerámica. Compañía Editorial Continental S.A. México.
CÓRDOVA, M. 1991. Producción Biotecnológico por enzimas inmovilizadas. Alimentos 16 (5):
CRUEGER, W. 1993. Biotecnología Manual de Microbiología Industrial. Ed. Acribia S.A. Zaragoza. España.
PÉREZ, A. 1987. Células inmovilizadas y su utilización en la producción etílica por fermentación y otros insumos. UNMSM. Lima. Perú.
QUINTEROS, R. 1987. Ingeniería Bioquímica. Ed. Alhambra Mexicana S.A. de C.V. México.
SILVA, J. 1991. Evaluación de las maderas (Ochroma pyramidale), Lupuna Blanca (Ceiba
pentandran L.)y Lupuna colorada (Cavanillesia hylogeiton L.) como soportes para la
inmovilización de Gluconobacter oxydans . Tesis.
VALDEZ, T. 1994. Cerámicas y Refractarios. CONCYTEC. Lima. Perú.
WISEMAN, A. 1989. Principios de la Biotecnología. Ed. Acribia S.A. Zaragoza. España.
19
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE
EN CASCARAS DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO
(Ipomoea batatas (L.) Lam)
David Ojeda F1 , David Campos G2,
Rosana Chirinos G3 y Luis Cisneros Z4.
ABSTRACT
In this study the amounts of anthocyanin, phenolic compounds and antioxidant activity observed in the peel of three varities of red sweet potatoes: Pierna de viuda (PDV),
Pachacamac (PCH) and Italiano (ITA) were assessed.
The amounts of anthocyanin (ACNs) in the peel of the three varities of red potatoes
was: 1.37, 1.10 y 1.01 mg cyanidin 3-glucoside equivalent/g (wm) for the PDV, PCH and ITA
respectly. The quantity of total fenolics compounds (FNs) was as follows: 12.47, 10.99 and
12.45 mg clorogenic acid equivalent/g (wm) for the varities PDV, PCH and ITA respectly. The
antioxidant activity (AOA) was: 7825, 7139.87 y 7790.90 µg Trolox equivalent/g (wm) for the
PDV, PCH e ITA respectly. A high correlation between the quantity of FNs and the antyoxidant
activity (AOA) (r2 = 0.99) for the three varities studies was found but a correlation between the
of ACNs and AOA was not seen.
The stability of the ACNs, FNs and AOA was evaluated in concentrated aqueous extracts under pasteurization (85ºC for 15 min) and storage (20ºC for 45 days) conditions. An
apparent increase and stability in the content ACNs for the extract was observed during pasteurization. There was slight decrease in the content of FNs (1-4%), and an important decrease in AOA (8-19%) for all the concentrated extracts.
1
Ingeniero en Industrias Alimentarias. Universidad Nacional Agraria La Molina.
2
Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Alimentos y Productos Agropecuarios. Facultad de
Industrias Alimentarias.
3
Departamento de Tecnología de los Alimentos y Productos Agropecuarios. Universidad Nacional
Agraria La Molina
4
Department of Horticultural Sciencies, Texas A&M University.
Anales Científicos UNALM
20
An apparent increase and stability in ACNs was observed during storage; a decrease
in FNs (14-20%) was showed. The AOA of the different extracts of sweet potatoes decreased
between 23 and 27%.
RESUMEN
En el presente estudió se cuantificó el contenido de antocianinas, compuestos fenólicos
y la actividad antioxidante presentes en la cáscara de tres variedades de camote morado:
Pierna de Viuda (PDV), Pachacamac (PCH) e Italiano (ITA).
El contenido de antocianinas (ACNs) presentes en la cáscara de las tres variedades
de camote morado fueron: 1.37, 1.10 y 1.01 mg equivalente Cy-3-glu/g (b.h) para las variedades PDV, PCH e ITA respectivamente. El contenido de fenólicos totales (FNs) encontrados
fueron: 12.47, 10.99 y 12.45 mg equivalente de ácido clorogénico/g (b.h) para las variedades
PDV, PCH e ITA respectivamente. Los valores de actividad antioxidante (AOA) hallados fueron:
7825, 7139.87 y 7790.90 µg equivalente de Trolox/g (bh) para las variedades PDV, PCH e ITA
respectivamente. Se encontró una alta correlación entre el contenido de FNs y la actividad
antioxidante (AOA) (r2 = 0.99) para las tres variedades estudiadas; no se encontró correlación
entre el contenido de ACNs y AOA.
También se evaluó, en extractos acuosos concentrados, la estabilidad de las ACNs,
FNs y AOA frente a condiciones de pasteurización (85 °C por 15 minutos) y almacenamiento
(20°C por 45 días). Durante el tratamiento de pasteurización se observó un aparente incremento y buena estabilidad en el contenido de ACNs para los extractos evaluados. El contenido de
FNs sufrió una ligera disminución (1–4%), encontrándose mayores pérdidas en la AOA (819%) en todos los extractos evaluados.
Durante el almacenaje se observó también un aparente incremento y estabilidad de las
ACNs; con respecto a los FNs se observó una disminución (entre un 14-20%), siendo mayores las pérdidas en la AOA (23-27%) para los distintos extractos de camote evaluados.
I.
INTRODUCCION
Al iniciarse el nuevo milenio, una nueva era en el área de la ciencia de los alimentos y de
la nutrición se ha hecho presente cada vez con mayor intensidad. El área de la interacción
alimentos - salud conocida como la de los «alimentos funcionales”. Los alimentos funcionales
se definen como “Cualquier alimento en forma natural o procesada, que además de presentar
sus componentes nutritivos contienen compuestos adicionales que favorecen la salud, la
capacidad física y el estado mental de una persona” (Vasconcellos, 2001).
Actualmente, muchos de los compuestos que tienden a otorgar el carácter funcional a
los alimentos no han sido del todo identificados ni evaluados por las funciones fisiológicas que
propiciaría en el cuerpo humano.
Los compuestos fenólicos aparecen como parte de esta amplia gama de elementos
funcionales y en los últimos años se ha determinado su fuerte relación con la disminución de
enfermedades crónicas como el cáncer, debido a su elevada actividad antioxidante. Algunos
de estos compuestos fenólicos aparte de poseer las propiedades mencionadas, se presentan
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
21
como sustancias útiles para la industria alimentaria tal como es el caso de los pigmentos
denominados antocianinas.
En la industria del procesamiento de materias primas de origen vegetal, existe una
gran cantidad de desechos que no han sido aprovechados aún, por el desconocimiento de sus
propiedades funcionales y paradójicamente, en la mayoría de los estos desechos se concentra la mayor cantidad de dichos elementos químicos benéficos para la salud, presentándose
como un gran potencial a estudiar y explotar. Dentro de los mencionados desechos industriales se encuentran las cáscaras del camote (entre ellos el morado), cuyo contenido de compuestos fenólicos y buena calidad de sus pigmentos (antocianinas) lo convierten en una buena
fuente a tomar en cuenta.
En el presente trabajo de investigación se plantearon los siguientes objetivos:
Cuantificar el contenido de antocianinas totales, fenólicos totales y evaluar la capacidad antioxidante en la cáscara de tres variedades de camote morado.
Estudiar la influencia del tratamiento térmico y el almacenaje en la estabilidad de las
antocianinas, compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante, en extractos acuosos de
cáscara de camote morado.
II.
MATERIALES Y METODOS
2.1
Lugar de ejecución
La presente investigación se realizó en los laboratorios de Biotecnología de la Facultad de Industrias Alimentarias y en el Instituto de Biotecnología (IBT) de la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), área Biotecnología Industrial.
2.2
Materia prima
Se utilizó la cáscara de tres variedades de camote morado (Ipomea batatas (L.) lam):
Pachacamac (PCH), Pierna de Viuda (PDV) e Italiano Morado (ITA) proporcionadas por el
programa de Raíces y Tubérculos de la UNALM.
2.3
Reactivos
El ácido clorhídrico al 37%, etanol al 96%, metanol absoluto, cloruro de potasio, carbonato de sodio, acetato de sodio anhidro, hidróxido de sodio y el fosfato de potasio monobásico
(todos de grado P.A) fueron adquiridos de la firma MERCK. El 2,2 diphenyl-1-picrylhydrazyl
(DPPH)), 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethyl-2-carboxylic acid (Trolox), reactivo de folin-cicocalteau
2N y el ácido clorogénico (todos de grado Q.P) fueron adquiridos de la firma Sigma – Aldrich.
2.4
Equipos y materiales
Agitador magnético (Barnstead/Thermolyne, USA), baño maría con agitación (GFL,
Alemania), espectrofotómetro (Genesys 5 / Milton Roy, USA), balanza analítica (A&D Co. Ltd.,
Japón), potenciómetro (Orion, USA), refrigerador-congelador (General Electric, USA), rotavapor
(Büchi, Alemania). Licuadora (Oster) y agitador de tubos (LABOR, Hungría). Se utilizaron los
materiales necesarios para la realización de los ensayos y análisis
Anales Científicos UNALM
22
2.5
Métodos de análisis
2.5.1 Determinación de humedad y materia seca : Se utilizó el método
gravimétrico porcentual, que consiste en secar la materia en una estufa a 105°C por 6-9 horas,
hasta obtener un peso constante. El contenido de humedad es el resultado de la diferencia del
peso inicial y el final expresado en porcentaje (AOAC, 1990).
2.5.2
Análisis de antocianinas (ACNs)
a.
Extracción y cuantificación de antocianinas en medios alcohólicos:
Se realizó siguiendo la metodología reportada por Fuleki y Francis (1968).
Las antocianinas se expresaron como mg equivalente de cianidina 3
glucósido/g de producto fresco, tomando como base una curva estándar
de cianidina-3-glucósido; se usó el coeficiente de extinción molar e = 20
941 L x mol-1 x cm-1 y el peso molecular de 449.2 g x mol-1. Este método
fue empleado para la cuantificación de los pigmentos en las cáscaras de
camote morado.
b.
Cuantificación de antocianinas totales en extractos acuosos: Se
realizó siguiendo la metodología reportada por Wrolstad (1976). Las
antocianinas se expresaron como mg equivalente de cianidina 3 glucósido/
mL de extracto, se usó el coeficiente de extinción molar e = 20 941 L x
mol-1 x cm-1 y el peso molecular (PM) de 449.2 g x mol-1. Este método
fue empleado para las pruebas de estabilidad de los extractos acuosos.
2.5.3 Cuantificación de compuestos fenólicos (FNs): Se realizó siguiendo el
método de Swain y Hillis (1959). Los compuestos fenólicos fueron expresados como mg
equivalente de ácido clorogénico/g de muestra fresca o mL de extracto, tomando como base
un curva standard de ácido clorogénico.
2.5.4 Cuantificación de la Actividad antioxidante (AOA): Se realizó siguiendo el
método de Brand-Williams et al. (1995). Los resultados se expresaron en mg Equivalente Trolox
/ g de muestra fresca o ml de extracto, tomando como base una curva estándar de trolox.
2.6.
Metodología experimental
2.6.1.
Acondicionamiento de la materia prima
El flujo de operaciones seguido para la obtención de la cáscara de camote se muestra
en la Figura 1.
2.6.2. Cuantificación de antocianinas, fenólicos totales y capacidad antioxidante en las cáscara de camote morado
En esta etapa se cuantificó las antocianinas totales (ACNs), fenólicos totales (FNs) y
la actividad antioxidante (AOA) en la cáscara de tres variedades de camote morado: Pata de
viuda (PDV), pachacamac (PCH) e italiano (ITA), empleando los métodos descritos en los
items 2.5.2 (a), 2.5.3 y 2.5.4. Todos los análisis fueron realizados por triplicado.
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
23
Figura 1. Flujo de operaciones empleado para el acondicionamiento
de la materia prima
Camote Morado
Agua
LAVADO
Agua+ impurezas
SELECCION
Camotes dañados
PELADO
Pulpa
Cáscara
Vapor
ESCALDADO
T = 100°C, 1min
CONGELADO
T = -18°C±2
ALMACENAJE
T = -18°C±2
Los resultados fueron analizados estadísticamente siguiendo un diseño completamente
aleatorio (DCA) y las medias de los tratamientos fueron confrontadas mediante la prueba de
comparación de medias múltiples de Duncan. Para hallar la interelación existente entre las
diferentes características evaluadas, se realizó un análisis de regresión lineal, utilizando el
programa STATGRAPHICS – PLUS 4.
2.6.3.
Evaluación de la estabilidad de los extractos colorantes
Para la obtención de los extractos de las tres variedades estudiadas (PDV, PCH e ITA)
se empleó el método de extracción en alcohol (acápite 2.5.2 a). Los extractos fueron concentrados al vacío a 50 ºC hasta llegar a una concentración 10 ºBrix (extracto acuoso), luego se
reguló el pH a un valor de 3 ± 0.2, utilizando una solución de HCl 0.1N o NaOH 0.1N. También
se preparó un extracto de antocianinas de maíz morado (MM) a partir de un producto comercial en
polvo (Extractos y Colorantes S.A), que fue empleado como referencia para la evaluación de la
Anales Científicos UNALM
24
estabilidad de los extractos del camote morado. Para la evaluación de la estabilidad de los extractos se realizó un análisis de regresión lineal, utilizando el programa STATGRAPHICS–PLUS 4.
a)
Evaluación de la estabilidad de los extractos sometidos a tratamiento térmico
Se colocó en tubos de ensayo completamente herméticos 3 mL de cada
extracto (PDV, PCH, ITA y MM) y luego se sometieron a tratamiento térmico
a 85 ºC en baño maría durante 15 minutos tomándose en cuenta diferentes
tiempos intermedios (0 , 2, 5, 10 y 15 minutos). Inmediatamente después de
cada tratamiento las muestras fueron colocadas en agua helada a 0 ºC.
Para cada tiempo se análizó el contenido de antocianinas totales (item 2.5.2
b), fenólicos totales y actividad antioxidante. Los análisis fueron realizados
por triplicado para cada uno de los extractos.
b)
Evaluación de la estabilidad de los extractos durante el almacenaje
Se colocó en tubos de ensayo (capacidad de 8 cm3) 3 mL de cada extracto
(PDV, PCH, ITA y MM) para luego ser cerrados herméticamente. Posteriormente fueron sometidos a almacenamiento bajo las siguientes condiciones:
Temperatura 20ºC, en presencia de oxígeno (los tubos presentaron un espacio
de cabeza de 8 cm3 ) y bajo luz; durante 45 dias tomándose en cuenta diferentes tiempos intermedios (0, 5, 15, 30 y 45 días). Para cada dia de almacenaje se analizó el contenido de antocianinas totales (item 2.5.2 b), fenólicos
totales y actividad antioxidante. Los análisis fueron realizados por triplicado
para cada uno de los extractos.
III.
RESULTADOS Y DISCUSION
3.1.
Cuantificación de antocianinas totales, fenólicos totales y capacidad
antioxidante en la materia prima
3.1.1.
Contenido de antocianinas
En el Cuadro 1 se presentan los resultados del contenido de antocianinas expresados
en base seca y base húmeda. Se observa un mayor contenido de pigmentos en la variedad
PDV (1.37 mg / g bh) , que representa un 20% y un 26% más con respecto a la variedad PCH
(1.10 mg / g bh) e ITA (1.01 mg / g bh) respectivamente.
Cuadro 1. Contenido de antocianinas encontradas en las cáscaras de tres variedades
de camote morado*
PD V
PC H
ITA
b.s
b.h
b.s
b.h
b.s
b.h
5.35
1.37
4.56
1.10
4.24
1.01
* Expresado en mg equivalente Cy-3-glucósido / g muestra
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
25
Expresados en base seca (b.s), el contenido de pigmentos está comprendido entre
424 y 535 mg ACNs /100g . Yoshimoto et al. (1999) indican que la parte externa (5mm de
espesor) de camote de pulpa morada (variedad Ayamurasaki) es 1.4 veces mayor en contenido
de antocianinas que la porción interna, esto nos da una idea de la alta concentración de
antocianinas en la cáscara. Cascon et al. (1984) mencionan que varios cultivares de camote de
pulpa morada obtenidos en diferentes regiones del Brasil varían en contenido de antocianinas
desde 100 mg hasta 430 mg / 100g (bs). Estos valores corresponden a la raíz completa
(cáscara y pulpa).
Expresados en base húmeda (bh) el contenido de antocianinas se encuentra entre 101
y 137 mg de ACNs / 100g de cáscara. En rábanos de cáscara roja y pulpa blanca se encontraron valores ente 39.3 y 185 mg ACNs / 100 g de cáscara, mientras que en cultivares de pulpa
roja el contenido de pigmentos varía de 12.2 a 52 mg ACNs / 100 g de raíz. También han sido
reportados en cultivares de papa morada como la Urenika un alto contenido de pigmentos, con
un promedio de 183.6 y 507.8 mg ACNs/ 100 g (bh) en pulpa y cáscara respectivamente (Lewis,
1996 citado por Rodríguez-Saona et al., 1998). Rodríguez-Saona et al. (1998) encontraron en
papas de pulpa roja concentraciones de 28.4 mg ACNs / 100 g pulpa y 21.7 mg / 100 g de
cáscara (bh). Se observa que el contenido de antocianinas encontrado en este trabajo esta
dentro del promedio de los obtenidos en otras raíces.
Los resultados del análisis estadístico indican que existieron diferencias significativas
(a = 0.05), en el contenido de antocianinas (bh) en las tres variedades de camote morado. La
prueba de comparación de Duncan indicó que el contenido de antocianinas (bh) en la variedad
PDV fue significativamente mayor que en la variedad PCH e ITA.
3.1.2.
Contenido de compuestos fenólicos
En el Cuadro 2 se presentan los resultados del contenido de compuestos fenólicos
totales expresados en base seca y base húmeda. Se puede observar un mayor contenido de
fenólicos en la variedad PDV (12.47 mg / g bh) e ITA (12.45 mg / g bh) que son un 12% mayor
con respecto a la variedad PCH (10.99 mg / g bh).
La concentración de compuestos fenólicos expresados en base seca obtenidos en las
cáscaras de camote morado se hallan entre 4.55% y 5.24%. Schmidt-Hebbel et al. (1969)
reportaron valores de compuestos fenólicos en 8 variedades de manzanas, los cuales se hallaban comprendidos entre 0.7 y 1.42% (bs). Yan et al. (1999) indican que las raíces de yacón
Cuadro 2. Contenido de fenólicos totales encontradas en tres variedades de
camote morado
PD V
PC H
ITA
b.s
b.h
b.s.
b.h
b.s
b.h
48.72
12.47
45.46
10.99
52.38
12.45
* Expresado en mg equivalente ácido clorogénico / g muestra
Anales Científicos UNALM
26
contienen una considerable cantidad de compuestos fenólicos, alrededor de 3.8% (bs). Este
último valor sería el mas cercano a los valores obtenidos en las cáscaras de camote.
Expresados en base húmeda los valores de fenólicos obtenidos en las cáscaras de
camote se hallan entre 1099 mg y 1247mg / 100g. Walter et al. (1979) reporta valores de
fenólicos totales de siete cultivares de camote (raiz completa), los cuales se hallan comprendidos entre 14 y 51 mg / 100g.
En el Cuadro 3 se muestra el contenido de fenólicos totales para diferentes vegetales y
se compara con los resultados encontrados en este trabajo. Se observa que ninguno de estos
vegetales analizados supera a los obtenidos en las cáscaras de camote morado evaluados.
Cuadro 3. Comparaciones del contenido de compuestos fenólicos totales de las
cáscaras de camote morado y otros productos vegetales
Vegetal
Fenólicos totales
(mg Ac. Clor /100g)
Vegetal
Fenólicos totales
(mg Ac. Clor /100g)
Camote - ITA
1237
Kumara - gold*
154.4
Camote - PCH
1084
P apa*
38.3
Camote - PDV
1215
Papa - cáscara roja*
41.8
Brócoli *
83.1
Cebolla*
66.8
Zanahoria *
40.2
Lechuga - hoja roja*
182.0
Coliflor*
35.0
Lechuga - corazón*
24.4
Kumara - cáscara*
78.5
Tomate*
28.8
* Fuente : Lister y Podivinsky (1998)
Rodriguez-Saona et al. (1998) evaluaron el contenido de ácidos fenólicos en la cáscara
y en la pulpa de papa morada. Las cáscaras de los tubérculos mostraron una alta proporción
de ácidos fenólicos libres, especialmente el ácido clorogénico y p-cumárico.
Los ácidos fenólicos son usualmente acumulados en las pieles y son de mucha importancia en los mecanismos de defensa para la infección de algunas plantas (Friend et al., 1985;
Ramamurthy et al., 1992 citados por Rodriguez-Saona et al., 1998). Yoshimoto et al. (1999)
estudiaron 4 variedades de camote (pulpa blanca, amarilla, naranja y morada), encontrando
una mayor concentración de compuestos fenólicos en la porción externa (5mm de espesor) en
comparación con la porción interna, en todas las variedades. Ellos encontraron también un
mayor contenido de compuestos fenólicos en la variedad morada.
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
27
Los resultados del análisis estadístico indican que existieron diferencias significativas (a = 0.05), en el contenido de fenólicos totales (bh) en las tres variedades de camote
morado. La prueba de comparación de Duncan indicó que el contenido de fenólicos (bh) en
la variedad PDV es igual que en la variedad ITA y ambos significativamente mayores respecto a la variedad PCH.
3.1.1.
Actividad antioxidante
Los resultados de la actividad antioxidante determinados en la cáscara de las
tres variedades de camote morado se presentan en la Figura 2. La AOA de la variedad
PDV (7825.46 mg Eq Trolox / g bh) fue un 9% y 0.4% mayor con respecto a la variedad
PCH (7139.87 mg Eq Trolox / g bh) e ITA (7790.90 mg Eq Trolox / g bh) respectivamente;
asimismo la variedad ITA tuvo una AOA 4% mayor con respecto a la variedad PCH. Con
fines comparativos se determinó la AOA en fresa, producto que, según los autores Wang
et al., (1996) y Vinson et al., (2001), posee una alta capacidad antioxidante. Se puede
observar que la cáscara de camote tuvo una mayor actividad antioxidante que la fresa.
Cao et al. (1996) encontraron un valor de actividad antioxidante calculado para camote
(raíz completa) el cual fue 5 veces menor a la obtenida en fresa (Wang et al., 1996) en base
fresca y 11 veces menor en base seca. Contrariamente en este trabajo (ver Figura 2) la fresa
(3039.31 mg Eq Trolox / g bh) representa un 61% menos con respecto a la variedad PDV e ITA
y 57% menos con respecto a la variedad PCH.
Figura 2.
Actividad antioxidante en la cáscara de tres variedades de camote morado
9000
7790.90
7825.46
8000
7139.87
ug Eq Trolox / g m
7000
6000
5000
4000
3039.31
3000
2000
1000
0
PDV
PCH
ITA
Fresa
Variedad
Cisneros-Cevallos (2002) menciona que la- AOA encontrada en blueberry, plum y
camote morado (entero) fue de 1784, 3244 y 3167 µg Equiv. Trolox/g bh respectivamente. Por
Anales Científicos UNALM
28
lo mencionado podemos afirmar que las cáscaras de camote morado presentan una elevada
actividad antioxidante frente al radical libre DPPH?.
Los resultados del análisis estadístico indican que existieron diferencias significativas (a = 0.05), en la actividad antioxidante (bh) en las tres variedades de camote morado.
La prueba de comparación de Duncan indicó que la AOA (bh) en la variedad PDV es igual
que en la variedad ITA y ambos significativamente mayores que en la variedad PCH.
Finalmente, se buscó la relación entre el contenido de antocianinas y el contenido de
fenólicos totales frente a la capacidad antioxidante para las cáscaras de las tres variedades de
camote morado.
No se encontró una relación entre el contenido de antocianinas y la AOA, por el
contrario, se encontró una buena correlación lineal entre el contenido de compuestos fenólicos
y la AOA, con un r2 = 0.998. Prior et al. (1998) analizaron diferentes cultivares de 4 especies
Vaccinium, y encontraron una correlación ligeramente lineal entre el contenido de antocianinas
y la AOA (r2 = 0.77) y una relación mucho mayor entre el contenido de compuestos fenólicos
y la AOA (r2 = 0.85).
La falta de relación entre el contenido de ACNs y la AOA se puede deber al bajo
cociente encontrado en la relación ACNs/FNs, los cocientes hallados para las variedades ITA,
PCH y PVD fueron 0.081, 0.102 y 0.113 respectivamente. Prior et al. (1998) encontraron
valores comprendidos entre 0.228 y 0.608. Los cocientes hallados en el presente estudio
indicarían que existe una menor cantidad de antocianinas en relación al contenido de fenólicos
totales, por lo que las antocianinas influirían en menor cantidad sobre la AOA, viéndose
influenciada esta característica principalmente por el contenido de fenólicos totales presentes
en la cáscara de las tres variedades de camote morado evaluadas.
3.2
Evaluación de la estabilidad de los extractos colorantes
3.2.1
Influencia de la tempetatura en la estabilidad de los extractos
El efecto del tratamiento térmico (85°C x 15 minutos) en el contenido de antocianinas
de extractos concentrados de cáscara de camote morado y del maíz morado (MM) se presentan en la Figura 3. En la que se puede observar dos fenómenos: Un aparente incremento
en la concentración y la alta estabilidad en las ACNs de camote morado. En los extractos de
PDV, PCH e ITA se observó un incremento de la intensidad del color hasta el minuto 2,
seguido de una estabilización hasta el minuto 15. Las tres variedades presentaron un incremento final, siendo para la variedad PDV y la variedad PCH de un 18% y la variedad ITA de
un 26%; el MM tuvo una disminución del 10% en el contenido de antocianinas.
La estabilidad térmica de las antocianinas varía con su estructura, pH, presencia de
oxígeno e interacciones con otros componentes del sistema. Por ejemplo la metoxilación,
glicosidación y acilación confieren un efecto protector frente al deterioro térmico (Jackman y
Smith, 1992).
Uno de los factores que explicaría dicha estabilidad se debería primeramente a la
acilación o copigmentación intramolecular de las antocianinas, demostrada por Bassa y Francis
29
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
Figura 3.
Efecto del tratamiento térmico de los extractos de camote morado en la
estabilidad de las ACNs
130
120
110
100
90
retención (%)
80
70
60
PDV
PCH
ITA
MM
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (minutos)
(1987) en camotes morados y más aún si estos pigmentos se encuentra diacilados, como es
el caso de las antocianinas de camote morado reportada por Terehara et al. (1999). La diacilación
incrementa aún mas la estabilidad del pigmento respecto a la monoacilación (Rodriguez-Saona
et al., 1998); las antocianinas diaciladas se estabilizan por un apilamiento tipo sandwich causado por interacciones hidrofóficas entre el residuo aromático del grupo acilo y el núcleo pirilio
cargado positivamente (Goto, 1987 citado por Rodriguez-Saona et al., 1998). Esto previene la
adición de nucleófilos, especialmente el agua, a la posiciones C-2 y C-4 de la antocianina,
disminuyendo la formación de pseudobases que conllevarían a degradaciones en el pigmento
(Brouillard, 1981; Goto y Kondo , 1991 citados por por Rodriguez-Saona et al., 1998).
El efecto del tratamiento térmico (a 85 ºC) en el contenido de fenólicos totales se
presenta en la Figura 4. Se observa que tanto PDV, PCH e ITA como MM, muestran comportamientos similares y una buena estabilidad. PDV tiene el mayor porcentaje de degradación
(5%) seguido de ITA (3%), MM (2%) y finalmente PCH (1%)
Martínez-Valverde et al. (2000) indican que el contenido de ácido clorogénico (principal
compuesto fenólico), es afectado por el tratamiento térmico, encontrándose en papas una
disminución con respecto a una papa cruda del 43% por la cocción en microondas y 60% por
la cocción en agua en ebullición. Skrede et al.(2000) indican que otros procesos térmicos
como la concentración produjo una pérdida del 4% de fenólicos en el jugo pasteurizado de
blueberry. La degradación de los ácidos fenólicos en los extractos de camote morado posiblemente derivó a la formación de otros ácidos o compuestos fenólicos y un porcentaje pequeño
hacia otros compuestos, durante el tratamiento térmico (Rodriguez de Sotillo et al., 1994).
Estos cambios no serían discriminados por la metodología que utiliza el reactivo de Folinciocalteau para cuantificar fenólicos, excepto para algunos compuestos derivados que hayan
perdido la capacidad reductora y que podrían haberse formado en menor cantidad.
Anales Científicos UNALM
30
Figura 4.
Efecto del tratamiento térmico de los extractos de camote morado en la
estabilidad de las FNs
100
90
80
retención (%)
70
60
50
PDV
PCH
ITA
MM
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo (minutos)
El efecto del tratamiento térmico en la actividad antioxidante de los 3 extractos de
camote morado y el MM se presentan en la Figura 5. Se observa una tendencia similar en los
extractos de PDV y MM, el primero sufre la mayor caída en la AOA de 19% mientras que para
el MM fue de 14%.
Figura 5.
Efecto del tratamiento térmico de los extractos de camote morado en
la AOA
100
90
80
retención (%)
70
60
50
40
PDV
PCH
ITA
MM
30
20
10
0
0
2
4
6
8
Tiempo (minutos)
10
12
14
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
31
De las Figuras 4 y 5 se puede resaltar que dada la tendencia que siguen las curvas
para las variedades PDV, PCH e ITA la disminución de la capacidad antioxidante podría estar
vinculada directamente con la degradación de los FNs, más no así con el contenido de ACNs.
3.2.2.
Evaluación de la estabilidad de los extractos durante el almacenaje
El efecto del almacenaje en el contenido de antocianinas se presenta en la Figura
6. Se puede observar, en las variedades de camote morado PCH, ITA y PDV un aparente
aumento del pigmento, mientras que para el MM se produjo degradación. Las ACNs de las
variedades PDV, PCH e ITA aumentaron aproximadamente hasta el día 15 de almacenamiento, luego mantuvieron una marcada estabilidad hasta el día 45, con un incremento
relativo del contenido de antocianinas de 26%, 16% y 37% respectivamente. El extracto de
MM sufrió una degradación del 35% al día 45 de almacenamiento.
Figura 6. Efecto del almacenaje de los extractos de camote morado en la estabili
dad de las ACNs
140
130
120
110
100
retención (%)
90
80
70
60
PDV
PCH
ITA
MM
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Tiempo (dias)
Durante el almacenamiento existen 4 factores a tomar en cuenta: La luz, oxígeno,
temperatura y acción del agua. En el caso del camote morado estos factores no ejercieron
ningún tipo de efecto, debido a la gran estabilidad de sus ACNs la cual es atribuida a su
estructura (copigmentación intramolecular o acilación) y a las interacciones con otros compuestos (copigmentación intermolecular con otros polifenoles). Sin embargo, en el caso
de MM la disminución indica la susceptibilidad de sus pigmentos a la acción de estos
factores en conjunto (luz, temperatura, oxigeno y agua), debido posibiblemente a la simple
estructura que presentan sus antocianinas (Jackman y Smith, 1992) y por la pequeña
concentración de fenólicos en sus extractos en comparación con los obtenidos en camote
morado.
Anales Científicos UNALM
32
El efecto del almacenaje en condiciones ambientales en la estabilidad de los FNs
se presenta en la Figura 7. Al día 45 el contenido de FNs para las variedades PCH, PDV e
ITA presentó una disminución del 20%, 18% y 13% respectivamente; para el MM hubo una
disminución del 9%. Los FNs del maíz morado se presentan más estables a estas condiciones que los obtenidos del camote morado.
Figura 7. Efecto del almacenaje de los extractos de camote morado
en la estabilidad de FNs
110
100
90
80
retención (%)
70
60
50
PDV
PCH
ITA
MM
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Tiempo (días)
Uno de los factores principales de la degradación de FNs quizá fue la incidencia de
la luz sobre las muestras. Rodríguez de Sotillo et al. (1994) estudiaron la estabilidad de
extractos de papa a 4°C y 37°C en la oscuridad y a 25°C expuestos a la luz durante 7 días.
Ellos no encontraron mayores cambios en los extractos dejados en la oscuridad, mientras
que los expuestos a la luz presentaron una degradación total de su principal componente
fenólico, el ácido clorogénico, el cual aparentemente contribuyó a un aumento en la concentración del ácido caféico.
El oxígeno también pudo ser otro factor de degradación, interviniendo en la autooxidación de las compuestos fenólicos. Talcott y Howard (1999) indican que una disminución en el contenido de fenólicos solubles se debe a un incremento en el oxígeno
incorporado en las muestras.
El efecto del almacenaje sobre la AOA se presenta en la Figura 8. Se observa
un rápido decrecimiento en la AOA en el día 5 para los 4 extractos, disminuyendo en
20% PDV y 22% para PCH e ITA, mientras que en MM solo disminuyó en un 16%. Las
4 curvas presentan una tendencia muy similar. Al día 45 de almacenamiento PDV, PCH
sufrieron una disminución de 22% e ITA del 23%, mientras que en MM la disminución
fue del 29%.
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
Figura 8.
33
Efecto del almacenaje de los extractos de camote morado sobre la AOA
100
90
80
retención (%)
70
60
50
PDV
PCH
ITA
MM
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Tiempo (dias)
Durante el almacenaje se registró una disminución de FNs en el medio posiblemente por la autooxidación (Figura 7), el oxígeno presente en el espacio de “cabeza” seria
responsable de esto cambios. Los fenólicos se oxidarán conforme actúen como
antioxidantes, de esta forma, si el fenólico se ha oxidado, pierde su capacidad antioxidante
(Cevallos-Casals, 2002). La fotodegradación de los fenólicos pudo haber intervenido también en la disminución de la capacidad antioxidante, debido a que durante la exposición a
la luz se pudieron haber formado compuestos intermedios que podrían haber ocasionado la
disminución parcial de la AOA. Ninguna de las pruebas de estabilidad evidenció un comportamiento de primer orden.
IV.
CONCLUSIONES
!
La mayor concentración de ACNs se encontró en la variedad PDV (1.37 mg Eq. Cy-3
glu / g m bh) seguida de la variedad PCH (1.10 mg Eq. Cy-3 glu / g m bh ) y finalmente
la variedad ITA (1.10 mg Eq. Cy-3 glu / g m bh).
!
La mayor concentración de FNs se encontro en la variedad PDV (12.47 mg Eq.
Ac.Clorog. / g m bh) e ITA (12.45 mg Eq. Ac.Clorog. / g m bh) seguida de la variedad
PCH (10.99 mg Eq. Ac.Clorog. / g m bh).
!
La mayor AOA se encontró en la variedad PDV ( 7825.46 µg Eq. Trolox / g m bh ) luego
en ITA (7790.90 µg Eq. Trolox / g m bh) y finalmente en la variedad PCH (7139.87 µg
Eq. Trolox / g m bh ). Comparados con la fresa (3039.31 µg Eq. Trolox / g m bh) los
valores obtenidos en camote morado tienen una elevada AOA.
!
Se encontró una alta correlación entre FNs y AOA (r2= 0.998) en las tres variedades de
camote morado, que indica una gran influencia de el contenido FNs en la AOA. No se
encontró relación entre ACNs y AOA.
34
Anales Científicos UNALM
!
Durante el tratamiento térmico, el contenido de ACNs en PDV, PCH e ITA se incrementó (16,18 y 26% respectivamente), mostrando una mayor estabilidad, mientras que en el caso del MM se observó degradación (10%); el contenido de FNs sufrió
una ligera degradación tanto para PDV, PCH, ITA (5, 1 y 3% respectivamente) y MM
(2%); la AOA experimentó una disminución similar para PCH e ITA (8%) y aun mayor
caída para MM (14%) y PDV(19%).
!
Durante el almacenamiento, el contenido de ACNs de las variedades PDV, PCH e ITA
se incrementó (26, 16 y 37% respectivamente), mostrando una mayor estabilidad,
mientras que en el caso del MM se observó una degradación (35%); el contenido de
FNs en MM sufrió una menor degradación (9%) que el de PDV, PCH e ITA (20, 18 y
13% respectivamente); la AOA experimentó una disminución en PDV(22%), PCH (22%)
e ITA (23%) y mayor aun para MM (29%).
V.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1.
A.O.A.C. 1990. Official methods of Analysis of the Association of Official Analitycal
Chemist. Editado por Sidney Williams. Arlington. Virginia. EEUU.
2.
BASSA, I., FRANCIS, F. 1987. Stability of anthocyanins from sweet Potatoes in a
Model Beverage. J. Food Sci. Vol. 52. No 6. pp. 1753-1754.
3.
BRAND-WILLIAMS, W. , CUVELIER, M. y BERSET, C. 1995. Use of a Free Radical
Method to Evaluate Antioxidant Activity. Lebensm. Wiss. Technol. Vol 28. pp. 25-30.
4.
CAO, G. , SOFIC, E. y PRIOR, R. 1996. Antioxidant Capacity of Tea and Common
Vegetables. J. Agric. Food Chem. Vol 44 (11): 3426-3431.
5.
CASCON, S.C., CARVALHO, M.P., GUIMARAES, I.S., y PHILIP, T. 1984. Corantes
de Batata Doce Roxa para uso em Alimentos. EMBRAPA. Boletim de Pesquisa
N° 9. Rio de Janeiro, Brasil.
6.
CEVALLOS-CASALS, B. A. 2002. Department of Horticultural Sciences, Texas A&M
University. Información personal.
7.
CISNEROS – CEVALLOS, L. 2002. Assistant Profesor, Department of Horticultural
Sciences, Texas A&M University. Información personal.
8.
FULEKI, T. y FRANCIS, F. 1968. Quantitative Methods for Anthocianins. 1.
Extraction and Determination of Total Anthocyanin in Cranberries. J. Food Sci.
Vol 33. pp. 72-77.
9.
GIUSTI, M. 2000. Assistant Profesor. Department of Nutrition and Food Science, Uni
versity of Maryland. Información personal.
ANTOCIANINAS, COMPUESTOS FENOLICOS Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE EN CASCARAS
DE TRES VARIEDADES DE CAMOTE MORADO (Ipomoea batatas (L.) Lam)
35
10.
GIUSTI, M. y WROLSTAD, R. 2001. Characterization on Mesurement of Anthocyanins by UV-visible Spectroscopy. En: Current Protocols in Analytical Chemistry.
Editorial John Wiley & Sons. USA. http://www.wiley.com/legacy/cp/cpfac/
facsample.htm.
11.
JACKMAN, R.L. Y SMITH, J.L. 1992. Capitulo 6. Anthocyanis and betalains. En:
Natural Food Colorants. Hendry, G. y Houghton, J.D. 1ª Edición. Blackie & Son Ltd.
Gran Bretaña.
12.
LISTER, C. y PODIVINSKY, E. 1998. Antioxidants in New Zealand grown fruit and
vegetables. http/www.
13.
PRIOR, R., CAO, G., MARTIN, A., SOFIC, E., MCEWEN, J., O’BRIEN, C., LISCHNER,
N., EHLENFELDT, M., KALT, W., KREWER, G. y MAINLAND, M. 1998. Antioxidant
Capacity As Influenced by Total Phenolic and Anthocyanin Content, Maturity,
and Variety of Vaccinium Species. J. Agric. Food Chem. 46 (7) : 2686-2693.
14.
RODRIGUEZ DE SOTILLO, D., HADLEY, M. y HOLM, E.T. 1994. Phenolics in Aque
ous Potato Peel Extract: Extraction, Identification and Degradation. J. Food Sci.
59 (2) : 649-651.
15.
RODRIGUEZ-SAONA, L., GIUSTI, M. Y WROLSTAD, R. 1998. Anthocyanin Pig
ment Composition of Red-fleshed Potatoes. J. Food Sci. Vol 63 (3): 458-465.
16.
SCHMDIT-HEBBEL, H., PENNACCHIOTTI, I., SCHEEL, M. y VERGARA, C. 1969.
Valoración de los principales causantes del pardeamientpo enzimático y estudio
de la po9lifenoloxidasa en manzanas cultivadas en Chile. Uso de algunos
inhibidores químicos en la tecnología de esta fruta. Rev. Agroquímica y Tecnología
de Alimentos. Vol. 9. Num. 2. pp. 276-284. España.
17.
SWAIN, T. y HILLIS, W. 1959. The Phenolic Constituents of Prunus domestica. I.
The quantitative Analysis of Phenolic Costituents. J. Sci. Food Agric. 10 : 63-68.
18.
TALCOTT, S. T. y HOWARD, L. R. 1999. Phenolic Autoxidation Is Responsible for
Color Degradation in Processed Carrot Puree. J. Agric. Food Chem. 47 (5) : 2109
– 2115.
19.
TEREHARA, N., SHIMIZU, T., KATO, Y., NAKAMURA, M., MAITANI, T., YAMAGUCHI,
M., y GODA, Y. 1999. Six Diacylated Anthocyanins from the Storage Roots of
Purple Sweet Potato, Ipomea batatas. Biosci. Biotechnol. Biochem. Vol. 63 (8)
1420 – 1424.
:
20.
VASCONCELLOS, A. 2001.Alimentos funcionales. Conceptos y Beneficios Para
la Salud. Departamento de Ciencia de Alimentos y Nutrición, Universidad de
Chapman, Orange, California, U.S.A. http:// www. Worldfoodscience.org/vol1_3/fea
ture1-3a.html.
36
Anales Científicos UNALM
21.
VINSON, J., SU, X., ZUBIK, L. y BOSE, P. 2001. Phenol Antioxidant Quantity and
Quality in Foods: Fruits. J. Agric. Food Chem. 49 (11): 5315-5321.
22.
WALTER, W; PURCELL, A y Mc COLLUM, G. 1979. Use of high-pressure liquid
chromatography for analysis of sweet potato. J. Agric. Food Chem. Vol 27
(5):938-941.
23.
WANG, H., CAO, G. Y PRIOR, R. 1996. Total Antioxidant Capacity of Fruits. J.
Agric. Food Chem. Vol 44 (3): 701-705.
24.
WORLSTAD, R.E. 1976. Color and Pigment Analyses in Fruit Products. Oregon
ST. Univ. Agric. Exp. Stn., Bulletin.
25.
YAN, X., SUSUKI, M., OHNISHI-KAMEYAMA, M., SADA, Y., NAKANISHI, T. y NAGATA,
T. 1999. Extraction and Identification of antioxidants in the Roots of Yacon
(Smallanthus sonchifolius). J.Agric. Food Chem. Vol. 47: 4711-4713.
26.
YOSHIMOTO, M., OKUNO, S. , KUMAGAI, T., YOSHINAGA, M. y YAMAKAWA, O.
1999. Ditribution of Antimutagenic Components in Colored Sweet Potato. Agri
cultural Research Quartely. Japón. Vol.33 (3): http://ss.jircas.affrc.go.jp/engpage/jarq/
33-3/contents.htm.
37
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION
DE SALCHICHAS TIPO FRANKFURTER CON INCLUSIÓN
DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
Carlos Elías Peñafiel1
Bettit Salvá Ruiz2
RESUMEN
El presente trabajo de investigación consistió en aplicar el Método de Diseño de Mezclas para determinar el máximo porcentaje de inclusión de goma de tara en la formulación de
salchichas tipo frankfurter, en función a las restricciones establecidas: CRA/Humedad y agua
añadida. Se partió de una formulación base de salchicha tipo frankfurter y se estudió el efecto
de la incorporación de goma de tara en reemplazo de la carne, lo que permitió adicionalmente
mayor incorporación de agua (hielo) y por lo tanto, la disminución de costos. La mezcla de los
tres componentes principales: carne (A), hielo (B) y goma de tara (C) fueron graficadas en un
triángulo equilátero en el que cada punto representó una mezcla.
Se establecieron isolíneas de restricción considerando formulaciones balanceadas en
lo que respecta a la Capacidad de Retención de Agua (CRA) de los componentes en equilibrio
con la humedad del producto; también, se consideró los requisitos de composición de la
proteína cárnica recomendados por el organismo regulador en el Perú: INDECOPI; así mismo,
se consideró el Porcentaje de Agua Añadida, el cual se calculó tomando en consideración el
porcentaje de humedad y el porcentaje de proteína. La formulación con 0,28% de goma de tara
fue determinada considerando dos restricciones que a su vez implican dos isolíneas: CRA/
Humedad =1 (Kerchove, 1996), cuya ecuación corresponde a:
B= -0,96 A + 0,97 e isolínea de agua añadida de 20% (Uram et al., 1984), cuya ecuación
corresponde a B = 0,25 A + 0,30. La intersección de las mencionadas isolíneas correspondió
a un porcentaje proteína cárnica (P), cuya ecuación es P = 12,61 A.
1
Magister Scientae en Tecnología de Alimentos. Ingeniero en Industrias Alimentarias. Profesor
Principal del Departamento de Tecnología de Alimentos y Productos Agropecuarios
2
Magister Scientae en Tecnología de Alimentos. Ingeniera en Industrias Alimentarias. Profesora Auxiliar del Departamento de Tecnología de Alimentos y Productos Agropecuarios
38
Anales Científicos UNALM
La inclusión de 0,28% de goma de tara en salchichas tipo frankfurter permitió disminuir
el porcentaje de carne en 15,18% e incrementar el porcentaje de agua en 27,93%, obteniéndose
un ahorro de 600 nuevos soles (171,43 dólares americanos) por tonelada métrica del producto.
SUMMARY
The present work of research consisted of applying the Method of Design of Mixtures to
determine the maximum percentage of incorporation of tara gum in the formulation of sausages
type frankfurter. Beginning with a base formulation of sausages type frankfurter and the effect of
the incorporation of tara gum in replacement of the meat was studied, which allowed, additionally, major incorporation of water (ice) and; therefore, decrease the costs. The mixture of three
components: meat (A), ice and tara gum were graphicated in an equilateral triangle in which
every point represented a mixture.
They were established isolineas of restriction considering balanced formulations regarding to the Capacity of Water Retention (CWR) of the components, in balance with the
product moisture; also, it considered the requirements of composition of the meat protein recommended by the regulatory organization in Peru: INDECOPI; likewise, it was considered the
Percentage of Added Water, which was calculated to taking in consideration the moisture
percentage and protein percentage. The formulation with 0,28% tara gum was determined considering two restrictions that in turn imply two isolíneas: CRA/Humedad =1 (Kerchove, 1996),
which equation corresponds to: B = -0,96 A + 0,97 and isolínea of water added of 20 % (Uram
et to., 1984),which equation corresponds to B = 0,25 A + 0,30. The intersection of the mentioned isolíneas corresponded to a percentage of meat protein (P), which equation is P =
12,61A.
The incorporation of 0,28 % of tara gum in sausages type frankfurter allowed to diminish the percentage of meat in 15,18 % and to increase the percentage of water in 27,93 %,
there being obtained a saving of 600 nuevos soles (171,43 American dollars) by metric ton of
the product.
I. INTRODUCCION
Los hidrocoloides o gomas vegetales son conocidos como estabilizadores no proteicos
y tienen una gran importancia práctica. El uso de estos productos se ha ido incrementando en
forma sustancial en los últimos años. Se hallan presentes en la mayoría de los alimentos
dietéticos y sus propiedades gelificantes y espesantes los hacen muy adecuados para la
fabricación de productos cárnicos (Peralta, 1998).
Las gomas vegetales más utilizadas en emulsiones cárnicas son: la goma de algarrobo (carubina) en combinaciones con goma de guar (Amo, 1980), la goma xantana (Wallingford
y Labuza, 1983), la kappa y la iota carragenina (Foegeding y Ramsey, 1986), entre otros.
Sin embargo, la goma de tara puede reemplazar en forma total o parcial a otros
hidrocoloides obteniéndose una excelente relación costo-beneficio y otorga las siguientes pro-
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
39
piedades: espesante, gelificante, estabilizante, termoestable (resiste congelamiento/
descongelamiento), estable a pH mayor a 3,5, agente de retención de agua, soluble en frío, no
modifica sabores, da excelente palatabilidad, previene la cristalización y la sinéresis y no sufre
alteración por acción de electrolitos. La goma de tara es un producto orgánico aprobado por la
unión europea y MERCOSUR, como aditivo alimenticio (E417) (INDUNOR, 2003).
La goma de tara se deriva del endospermo molido de la planta de tara (Caesalpinia
spinosa), de la familia de las Caesalpinaceae leguminosas. La planta es cultivada comercialmente en el Perú para el consumo humano y animal. Esta goma posee las características propias de las gomas vegetales actuando como espesante, aglomerante,
estabilizador, coloide y capa protectora. Posee la ventaja de ser incolora, insípida, muy
estable y altamente resistente a la descomposición. La característica de la goma de tara
como fijadora de agua la hace ideal como agente de hidratación rápida en la formación de
soluciones coloidales viscosas y es usada en procesos de tiempo corto donde las condiciones requieren 80°C durante 20 a 30 segundos. En la industria cárnica puede ser
aplicada en la elaboración de productos cárnicos y comida animal enlatada (ALNICOLSA,
2003).
Se puede alcanzar un rendimiento hasta 34% de goma a partir de la semilla de tara por
el Método Directo, con el cual se obtiene una goma con 5,03% de humedad, 5,85% de cenizas, 1,15% de fibra, 0,49% de grasa y 6,76% de proteína (RNDF, 1996). Asimismo Argos
Export S.A (2003), señala que la goma de tara es un polisacárido de alto peso molecular
formado por unidades de galactosa y manosa unidas a través de enlaces glicosídicos llamados galactomananos y que mediante un proceso de extracción físico mecánico y posterior
purificación se obtiene goma de tara con niveles máximos de 13% de humedad, 1,5% de
ceniza, 4% de fibra cruda, 1,5% de grasa y 3,5% de proteína.
En el estudio de formulaciones para la elaboración de salchichas frankfurter se
puede investigar la incorporación de goma de tara, como reemplazo de la carne, lo que
permitiría una mayor adición de agua y por tanto disminuir costos; sin embargo, las proporciones relativas de los componentes influencian la calidad o desempeño del producto.
Esta mezcla de componentes puede ser representada en un triángulo equilátero en el que
cada punto representa una mezcla, mostrando así un amplio universo de posibilidades el
cual puede ser reducido aplicando restricciones como las mencionadas anteriormente.
Esto se puede lograr aplicando el Método de Diseño de Mezclas (Montgomery, 1991),
donde se imponen restricciones, que permiten disminuir el universo de formulaciones a
zonas restringidas.
El presente trabajo de investigación tuvo como objetivos:
-
Aplicar el método de diseño de mezclas para encontrar niveles adecuados de
inclusión de goma de tara en salchichas tipo frankfurter.
-
Incluir goma de tara en salchichas tipo frankfurter para disminuir porcentajes de
carne e incrementar niveles de agua, sin afectar las características sensoriales
del producto y disminuir costos.
Anales Científicos UNALM
40
II.
MATERIALES Y METODOS
2.1
Materia prima y aditivos
En el estudio se utilizó pierna de cerdo, recortes de res, grasa dorsal de cerdo, tripas
naturales de ovino, tripolifosfato de sodio (Nutrifos 088-Monsanto Company) de grado técnico,
sales de cura con 10,01% de nitrito de sodio, sal común, azúcar, pimienta, cebolla en polvo,
nuez moscada, humo líquido, colorante de achiote y carmín, extracto de carragenina Kappa
(Carragel BRK), goma de tara (TAGUM 01), leche en polvo, concentrado funcional de soya
(Promine HV), eritorbato de sodio, chuño.
2.2
Materiales y equipos
Se utilizó un moledor de carne (cribas de 5 mm de diámetro) Talsa ®, modelo P114U5; cutter Hobart ®, de 2 L de capacidad; embutidora mecánica de acero inoxidable; balanza
analítica OAUHUS®, modelo AP21OS; material de vidrio; cocina a gas; refrigeradora congeladora
Goldstar ®.
2.3
Metodología experimental
Para la elaboración de salchichas tipo frankfurter se utilizó como referencia, la formulación reportada por Mateo (2002), que se muestra en el Cuadro 1.
CUADRO 1: Formulación de Salchichas tipo Frankfurter
Insumos
Cantidad (g)
Carne de cerdo
32,31
Carne de vacuno
10,77
Hielo *
22,94
Grasa
25,00
Tripolifosfato de sodio
0,23
Azúcar
0,20
Pimienta negra
0,06
Nuez moscada
0,06
Cebolla en polvo
0,36
Sal
1,90
Sal de cura
0,20
Leche en polvo
3,00
Concentrado funcional de soya-HV
2,00
Eritorbato de sodio
0,05
Almidón de papa (chuño)
0,92
TOTAL
100,00
* Se puede adicionar 0,05g de colorante de carmín y achiote (1:1) y 0,1g de humo líquido
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
41
El flujo de elaboración se muestra en la Figura 1. La carne de cerdo y vacuno se
desgrasaron y cortaron, luego se molió la carne y grasa de cerdo por separado (aproximadamente a 1°C). Posteriormente, se colocó la carne en un cutter y se añadió el hielo y la grasa de
cerdo. Los demás ingredientes se añadieron en forma de paquetes. Primer paquete: tripolifosfato
de sodio. Segundo paquete: azúcar, pimienta negra molida, nuez moscada molida, cebolla en
polvo, goma de tara. Tercer paquete: sal común y sales de cura. Cuarto paquete: leche en
polvo y concentrado funcional de soya. Quinto paquete: eritorbato de sodio. Sexto paquete:
almidón de papa (chuño). La masa obtenida anteriormente se embutió en tripas naturales de
ovino de 20 mm de diámetro y se sometió a cocción con agua a 80°C, hasta alcanzar una
temperatura interna de 71,5°C, se enfrió inmediatamente sumergiéndolas en depósitos con
agua fría y se almacenó en cámara de refrigeración a 4°C.
F ig ura 1: F lu jo d e E lab o rac ión d e S alch ich as t ip o Fr ankf urt er
C ar ne
M olid o
H iel o, Gras a
1 er p aqu ete: Pol ifosfato
2 do p aqu ete: C ond im entos, gom a
3 er.p aqu ete: sal com ún,sal de cu ra
4 to .paq ue te : L ec he en p olv o
Co ncentrad o de soya
5 to paq ue te : E ritor ba to
6 to .paq ue te : C hu ño
C utterizado
Em b utid o
Esca lda do
En fri ado
S alc hicha
fra nkf urt er
Ha sta Tp m f =71,5 °C
Anales Científicos UNALM
42
2.4
Método de Diseño de Mezclas
El presente trabajo consistió en estudiar la influencia de la sustitución de carne por
goma de tara y agua, aplicando el Método de Diseño de Mezclas. Este método discrimina los
componentes entre principales y secundarios. Se eligió como componentes principales la
carne de cerdo y vacuno (A), el hielo (B) y la goma de tara (C), haciendo que cualquier punto
sobre el triángulo equilátero que representa una mezcla sea igual a 100%. Se mantuvo constante los componentes secundarios.
2.4.1
Determinación de las isolíneas de restricción
Se aplicaron las siguientes restricciones:
•
•
•
Relación de (CRA/Humedad) = 1 (Kerchove, 1996).
20% de agua añadida, como máximo, según lo recomendado por Uram et al. (1984).
Contenido de Proteína Cárnica, considerando los porcentajes mínimos establecidos en la
clasificación reportada por INDECOPI (1999).
2.4.1.1
Isolínea de Restricción (CRA / Humedad) =1
Para determinar la CRA de la fórmula, se consideró la CRA establecida para cada
gramo de los ingredientes: 4,5 g de agua para la proteína de carne refrigerada; 4 g de agua para
la proteína de carne congelada, 5g de agua para el concentrado funcional de soya; 4 g de agua
para almidón de papa, 4 g de agua para la proteína de leche en polvo y 25 g de agua para la
goma de tara y la carragenina.
Para determinar la relación CRA/Humedad igual a 1, se calculó primeramente la ecuación que permite determinar la CRA de los componentes principales y posteriormente la ecuación que permite calcular su contenido de humedad. Se igualó la Capacidad de Retención de
agua de la fórmula y la Humedad del producto en función de sus componentes principales A, B
y C y se transformó dicha ecuación a un sistema cartesiano XY, para ser graficado en una
computadora.
a.
Cálculo de la Ecuación de CRA
Para determinar la ecuación de CRA se tomó como base el método reportado por
Torres et al. (1994). Se consideró que la CRA es producto de la suma del aporte de CRA de
cada componente principal:
CRA cp
Donde:
CRA cp
M
A, B y C
X1
CRA1, CRA2 y CRA3
= MAX1 (CRA)1 + MB (CRA)2 + MC (CRA)3 ……….. (1)
=
=
=
=
Capacidad de retención de agua de los componentes principales
Masa de los componentes principales, en gramos
Componentes de las proporciones de carne, hielo y goma de tara
Porcentaje de proteínas de la mezcla cárnica (promedio ponderado),
sobre 100
= Capacidad de retención de agua de la proteína de la carne, hielo y
goma de tara, respectivamente
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
b.
43
Cálculo de la Ecuación de Humedad
Para determinar la ecuación de Humedad se tomó como base el método reportado por
Torres et al. (1994). Se consideró que la Humedad es producto de la suma del aporte de agua
de cada componente principal:
H
cp
= MAY1 + MBY2 + MCY3 ……….. (2)
Donde:
H cp
M
A, B y C
Y1, Y2 ,Y 3
=
=
=
=
2.4.1.2
Humedad de los componentes principales
Masa de materias primas principales, en gramos
Componentes de las proporciones de carne, hielo y goma
Porcentaje de humedad sobre 100
Isolínea de restricción Proteica
Para determinar la Isolínea de restricción proteica se tomó como base el método
reportado por Torres et al. (1994). Se consideró que la cantidad de proteínas cárnicas de las
materias primas principales es producto de la suma del aporte proteico de cada componente
principal:
P = MAP1 + MBP2 + MCP3 ………..
(3)
Donde:
P
M
A, B y C
P1, P2 y P3
=
=
=
=
Proteína Cárnica
Masa de materias primas principales, en gramos
Componentes de las proporciones de carne, hielo y goma
Porcentaje de proteína cárnica sobre cien
Adicionalmente se consideró el contenido mínimo de proteína cárnica según la Clasificación establecida por INDECOPI (1999): Económica (4%), Extra (6%), Fina (8%) y Extrafina
(10%).
2.4.1.3
Isolínea de restricción de agua añadida
El Agua añadida se definió con la ecuación (4), reportada por Park et al. (1990):
% Agua añadida = (HT – 4PT) / (1-0,01HT+0,04)............(4)
Donde:
HT = Humedad del producto final
PT = Proteína Total
Se consideró como máximo aceptable un 20% de agua añadida, según lo recomendado por Uram et al. (1984).
Anales Científicos UNALM
44
2.4.2
Graficación de las isolíneas de restricción
Con la finalidad de que las isolíneas sean graficadas por la computadora se transformó
el sistema trilineal al sistema cartesiano, las funciones dependientes de los componentes A, B
y C fueron transformadas a funciones dependientes de X,Y. Para tal efecto se utilizaron las
ecuaciones de transformación reportadas por Elías (2002):
Y=A
Y = - 2 C + v3 X ó
Y = 2 (1-B) - v3 X
2.4.3
.................
.................
.................
(5)
(6)
(7)
Determinación de la Línea de Formulación Factible
Con la finalidad de determinar la línea de formulación factible se interceptaron las
isolíneas de (CRA/Humedad) = 1 y la isolínea de agua añadida de 20%, lo que definió el
máximo porcentaje de goma de tara a utilizar. El mínimo porcentaje de goma de tara a utilizar
fue de 0%, correspondiente a la formulación estándar. El mínimo y máximo nivel de goma de
tara a utilizar estuvieron sobre la isolínea de (CRA/Humedad) = 1, y estos puntos fueron interceptados por isolíneas de restricción proteica. Una tercera formulación fue hallada con un
porcentaje medio de proteínas.
2.5
Análisis sensorial
Se evaluaron las formulaciones que cumplían las restricciones anteriormente mencionadas:
F1
F2
F3
F4
=
=
=
=
0 % de goma de tara
Porcentaje medio de goma de tara
Máximo porcentaje de goma de tara
Mezcla de goma de tara y carragenina (50:50), en el mismo porcentaje de F3
Se desarrolló la prueba sensorial con 50 panelistas (Anzaldúa-Morales, 1994), quienes evaluaron las cuatro formulaciones. Se realizó un análisis afectivo de medida del grado de
satisfacción con escala hedónica (ASTM, 1972; citado por Ureña et al., 1999), dándole el valor
de 1 al tratamiento de menor aceptabilidad (“Disgusta mucho”) y el valor de 7 al de mayor
aceptabilidad (“Gusta mucho”).
2.6
Diseño Experimental
Los resultados de la evaluación sensorial fueron evaluadas mediante un Diseño Experimental Completo al Azar (D.C.A), para concluir si existen diferencias significativas entre las
formulaciones, a un nivel de significancia de 5% (p<0,05), se utilizó la prueba no paramétrica
de Friedman (Conover, 1980).
2.7
Determinación del Costo Mínimo
Considerando los costos (Nuevos soles) por tonelada métrica (TM) de cada uno de los
componentes principales y la cantidad utilizada (TM) en cada una de las formulaciones defini-
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
45
das anteriormente se calculó el costo total de las formulaciones, las que fueron graficadas en
función de los diferentes porcentajes de goma (goma de tara y carragenina) utilizados en las
formulaciones.
III.
RESULTADOS Y DISCUSION
3.1
Determinación de las Isolíneas de Restricción
Para determinar las isolíneas de restricción se consideró los porcentajes de humedad
y proteína del análisis proximal de los insumos utilizados en la elaboración de salchichas
frankfurter que se muestran en el Cuadro 2, en el que se puede apreciar que los insumos que
aportan más humedad son el hielo, la carne de vacuno y de cerdo; mientras que el mayor
aporte de proteínas está dado por el concentrado funcional de soya y la leche en polvo.
CUADRO 2:
Porcentajes de Humedad y Proteína de los insumos utilizados
en la elaboración de salchichas frankfurter
Insumos
Humedad
Proteína
Carne de cerdo
72,00
18,80
Carne de vacuno
74,00
20,00
Hielo
100,00
0,00
Grasa
17,20
0,84
Chuño
10,00
0,00
Goma de tara
10,00
3,00
Carragenina
10,00
0,00
Leche en polvo
3,90
27,00
Concentrado funcional de soya (Promine HV*)
5,00
70,00
Aditivos y especias
10,00
0,00
* HV: High viscocity
3.1.1
Determinación de la Isolínea (CRA/Humedad) =1
a.
Cálculo de la Ecuación de CRA
En el Cuadro 3 se muestran los cálculos realizados para hallar la ecuación de CRA de
los componentes principales, donde se puede apreciar que para el caso del aporte de CRA de
la carne se toma en cuenta su contenido de proteínas (M*X1*CRA), mientras que para el caso
de ingredientes no cárnicos, como la goma de tara, se considera la CRA de la masa total por
la capacidad de retención de agua de cada gramo (M*CRA). Con estos cálculos se halló la
ecuación:
56,74 A + 1650,50 C = CRA cp................... (8)
Anales Científicos UNALM
46
Cuadro 3:
Capacidad de Retención de Agua (CRA) de componentes principales
Proporción de
Peso (g)
Proteína
CRAp
Componentes
(%/100)
or
(X1)*
g
4,5
56,74
0,00
B
25
1650,50
C
43,08
0,65
0,19
Hielo
22,94
0,35
0,00
0,00
0,00
0,00
M = 66,02
1,00
TOTAL
Componente
Principales A, B, C
Carne
Goma de tara
Aportes de CRA
Cárnica
CRAcp
A
* Considerando el promedio ponderado del porcentaje de proteínas de carne de cerdo y res
b.
Cálculo de la Ecuación de Humedad
En el Cuadro 4, se puede apreciar que el hielo y la carne aportan cantidades significativas de
agua a las salchichas, así mismo se detalla los cálculos realizados para hallar la ecuación de
humedad de los componentes principales, con los cuales se halló la ecuación:
47,86 A + 66,02 B + 6,60 C = H cp................... (9)
Cuadro 4: Aporte de Humedad de los componentes principales
Peso (g)
Proporción de
Porcentaje
M * X1*
m.p.principales
de agua entre
*Componente
Componente
A,B,C
100 (X)
Carne
43,08
0,65
0,73
47,86
A
Hielo
22,94
0,35
1,00
66,02
B
Goma de tara
0,00
0,00
0,10
6,60
C
M = 66,02
1,00
Adicionalmente se considera que hasta un 10% de Agua se pierde en la cocción
(Kerchove, 1996), por lo que la ecuación de humedad será:
43,08 A + 59,42 B + 5,94 C = Humedad...........(10)
Para que exista un equilibrio en las formulaciones se debe cumplir que la resta entre la
CRA de la fórmula y la Humedad del producto sea cero, es decir:
CRA (fórmula) – Humedad
(producto)
= 0 .................
(11)
La ecuación (11), considera el aporte de los componentes secundarios, por lo que se
expresó en función de sus componentes principales como:
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
47
(CRA cp + 15,76) - (Hcp + 4,92) = 0 ............ (12)
Reemplazando la ecuación (8) y la ecuación (10), en la ecuación (12) y considerando
que A+B+C = 1, se obtuvo la ecuación (13), que es la isolínea de restricción para formulaciones
balanceadas:
B = -0,96 A + 0,97 ..................
(13)
Con las ecuaciones (5) y (6), se transformó la isolínea de restricción de CRA = Humedad en función de X e Y.
Y = 1,89 X – 0,06 .................
(14)
En la Figura 2, se muestra la gráfica de la ecuación (14) en un triángulo equilátero,
la cual indica que todos los puntos de la recta, representan combinaciones de carne, hielo
y goma, que cumplen con el equilibrio CRA = Humedad.
Figura
2: Isolínea
de Restricción
CRA=Humedad
en el Triángulo
Mezclas
Figura
2: Isolínea
de Restrición
CRA=Humedad
en el de
Triángulo
de Carne, Hielo y Goma de Tara
de Mezclas de Carne, Hielo y Goma de Tara
1,20
CRA = H
CARNE
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0,00
-0,20
HIELO
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
GOMA
1,40
Anales Científicos UNALM
48
3.1.2
Isolínea de restricción de proteína cárnica
En el Cuadro 5 se muestra los aportes de proteína cárnica de los componentes principales, con los cuales se halló la ecuación:
12,61 A = P................... (15)
La ecuación (15) permitió hallar el porcentaje de proteína cárnica de las diferentes
formulaciones, para verificar el cumplimiento de las normas establecidas por INDECOPI (1999)
.
Cuadro 5:
Aporte de Proteína Cárnica de los componentes principales
Peso (g)
Proporción de
Proteína
Com ponentes
Cárnica
M * X 1 * Com ponente
M * X1
Com ponente
A
Principales
(X 1 )
Carne de cerdo
43,08
0,65
0,19
12,61
Hielo
22,94
0,35
0,00
0,00
B
0,00
0,00
0,00
0,00
C
G om a de Tara
TO TAL
M = 66,02
1,00
P =12,61 A
Considerando la ecuación de transformación (5), la ecuación (15) se expresó en función de Y, para poder ser graficada como una línea recta con pendiente cero en el triángulo
equilátero, cuando se dan valores a P:
Y = P / 12,61
3.2
...................
(16)
Isolínea de restricción de agua añadida
La ecuación (4) puede ser expresada de la siguiente forma:
1,2HT – 4,8 PT = 20 ...............
(17)
El porcentaje de agua añadida igual a 20, considera el aporte de los componentes
secundarios, por lo que se expresó la ecuación (17) en función de los componentes principales:
1,2 (Hcp + 4,92) - 4,8 (P + 2,42 ) = 20………..(18)
Reemplazando la ecuación (10) y (13) en la ecuación (18) se obtuvo la isolínea de
restricción de agua añadida:
-8,83 A + 71,30 B + 7,13C = 26,31 .................(19)
Considerando adicionalmente que A+B+C = 1, se obtuvo la ecuación (20), que es la
isolínea de restricción de agua añadida en función de A y B:
B = 0,25 A + 0,30 ........................
(20)
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
49
Con las ecuaciones (5) y (6), se transformó la isolínea de restricción de agua añadida
en función de X e Y.
Y = -1,16 X + 0,94 .................
(21)
En la Figura 3, se muestra la gráfica de la función (21) en un triángulo equilátero,
la cual limita las formulaciones que son aceptables sensorialmente, a la región superior
del triángulo, que representan formulaciones con porcentajes de agua añadida menores
de 20%.
Figura 3: Isolínea de Restricción de Agua Añadida en el Triángulo de
Figura 3: Isolínea de Restricción de Agua Añadida en el Triángulo
Mezclas de Carne, Hielo y Goma de Tara
de Mezclas de Carne, Hielo y Goma de Tara
1,20
CARNE
20% Agua añadida
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
HIELO
0,00
3.4
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
GOMA
1,20
Determinación de la Línea de Formulación Factible
La intersección de la ecuación (13) de formulaciones balanceadas y la ecuación (20)
de agua añadida, dio un punto con los siguientes valores:
A = 0,568
B = 0,438
C = 0,004
Anales Científicos UNALM
50
Dicho punto se reemplazó en la ecuación de restricción proteica (15), con lo que
se definió la formulación con un mínimo nivel de proteína cárnica de 7,04%. El máximo
nivel de proteína cárnica igual a 8,30%, se obtuvo interceptando la ecuación de
formulaciones balanceadas (13) y la ecuación: A+B=1, considerando un 0% de goma de
tara (C=0).
En la Figura 4 se muestra la Línea de formulación factible que permite obtener
mezclas de carne, hielo y goma de tara, con CRA= Humedad y un 20% de agua añadida
como máximo, las que permiten obtener un rango de proteína cárnica entre 7,04 y 8,30%,
lo que corresponde a salchichas de Calidad Extra y Calidad Fina, respectivamente, según
lo establecido por INDECOPI (1999).
Figura 4: Triángulo de Mezclas de Carne, Hielo y Goma de Tara
Figura 4: Triángulo de Mezclas de Carne, Hielo y Goma de Tara
1,20
CRA = H
CARNE
1,00
20% Agua añadida
0,80
P =8,30%
0,60
P=7,04%
0,40
0,20
HIELO
0,00
0,00
GOMA
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
En el Cuadro 6 se muestra los porcentajes de componentes principales correspondientes a tres formulaciones que se encuentran dentro de la línea de formulación factible.
Asimismo en la Figura 5, se observa los niveles de hielo y carne, de estas 3 formulaciones
con diferentes porcentajes de goma de tara, donde se puede apreciar que incrementando
la inclusión de goma de tara de 0 a 0,28%, disminuye el porcentaje de carne en 15,18% y
se incrementa el porcentaje de agua en 27,93%.
51
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
Cuadro 6: Componentes y Porcentajes de Carne, Hielo y Goma
de Tara en la Formulación de Salchichas Frankfurter
Proteína (%)
A
B
C
Carne (Total)
Hielo
Goma
8,30
0,6579
0,3421
0
43,43
22,59
0
7,67
0,6080
0,3899
0,0021
40,14
25,74
0,14
7,04
0,5580
0,4377
0,0043
36,84
28,90
0,28
Figura 5: Porcentajes de Carne y Agua (Hielo) con diferentes
Figura 5: Porcentajes de Carne y Agua (Hielo) con diferentes
porcentajes de goma de tara (GT)
porcentajes de goma de tara (GT)
50
45
40
Porcentaje (%)
35
30
25
20
15
10
5
0
0%GT
0.14% GT
0.28%GT
% de goma
Carne (Total)
3.5
Hielo
Análisis Sensorial
Para el análisis sensorial se elaboraron las cuatro formulaciones que se detallan en el
Cuadro 7.
Anales Científicos UNALM
52
Cuadro 7: Formulaciones (F) elaboradas para el análisis sensorial
F1
F2
F3
F4
Carne de cerdo
32,56
30,10
27,63
27,63
Carne de vacuno
10,86
10,03
9,20
9,20
Hielo
22,59
25,74
28,90
28,90
Grasa
25,00
25,00
25,00
25,00
Polifosfatos
0,23
0,23
0,23
0,23
Azúcar
0,20
0,20
0,20
0,20
Pimienta negra
0,06
0,06
0,06
0,06
Nuez moscada
0,06
0,06
0,06
0,06
Cebolla en polvo
0,37
0,37
0,37
0,37
Carragenina ( C )
0
0
0
0,14
Goma de tara ( GT)
0
0,14
0,28
0,14
S al
1,90
1,90
1,90
1,90
Sal de cura
0,20
0,20
0,20
0,20
Leche en polvo
3,00
3,00
3,00
3,00
Concentrado HV
2,00
2,00
2,00
2,00
Eritorbato
0,05
0,05
0,05
0,05
Chuño
0,92
0,92
0,92
0,92
100,00
100,00
100,00
100,00
TOTAL
El Cuadro 8 resume los resultados de la evaluación sensorial realizada a las cuatro
formulaciones, con diferentes porcentajes de goma de tara y carragenina. Se estableció
mediante la Prueba no paramétrica de Friedman, a un nivel de significancia del 5%, que no
existen diferencias significativas en cuanto al nivel de aceptabilidad para las cuatro
formulaciones.
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
53
Cuadro 8. Puntaje Promedio de Cuatro Formulaciones de Frankfurter
con distintos porcentajes de Goma de Tara y Carragenina
% Goma Tara
% C arragenina
Puntaje
F1
0
0
5,30
F2
0,14
0
5,04
F3
0,28
0
5,10
F4
0,14
0,14
5,46
Las formulaciones de salchichas frankfurter con 0% y 0,28% de goma de tara, que
no mostraron diferencias significativas en cuanto a aceptabilidad general, corresponden a
porcentajes de agua añadida de 12,27% y 20%, respectivamente, como se puede apreciar
en la Figura 6. Al respecto, Uram et al. (1984), también encontraron que la ternura y jugosidad de salchichas de cerdo ahumadas eran aceptables sensorialmente hasta con 20% de
agua añadida.
Figura 6: Isolíneas de Agua añadida de 12,27% y 20%
Figura 6: Isolíneas de Agua añdida de 12,27% y 20%
1,20
CRA = H
1,00
CARNE
12,27%
20%
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0,00HIELO
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
GOMA1,20
1,40
-0,20
3.6
Determinación de Costo mínimo
En el Cuadro 9, se muestran los costos de los componentes secundarios, los cuales
se mantendrán constantes para las comparaciones entre las formulaciones evaluadas.
Anales Científicos UNALM
54
Cuadro 9: Costo de los Componentes Secundarios
% en la fórmula
C osto por TM (S/)
C osto Total
(S/ / TM)
Grasa
25,00
4000,00
1000,00
Poli fosfato
0,23
5480,00
10,00
Azúcar
0,20
2000,00
4,00
Pi mi enta negra
0,06
25000,00
15,00
Nuez moscada
0,06
37700,00
22,62
C ebolla en polvo
0,37
30000,00
111,00
S al
1,90
800,00
15,20
Sal de cura
0,20
2600,00
5,20
Leche en polvo
3,00
11110,00
333,30
C oncentrado funci onal de soya
HV
2,00
12500,00
250,00
Eri torbato
0,05
36400,00
18,20
C huño
0,92
3000,00
27,60
Total
33,99
1812,12
En los Cuadros 10, 11, 12 y 13 se muestran la estructura de costos de los componentes
principales (carne, agua y goma) de las 4 formulaciones evaluadas. Asimismo en la Figura 7, se
puede apreciar que el costo mínimo está dado por la formulación F3, con un máximo porcentaje de
goma de tara (0,28%), lo que significa un ahorro de 600 nuevos soles por TM de salchicha frankfurter.
Cuadro 10.Costo de los componentes principales de salchichas frankfurter
sin empleo de goma de tara
C osto
(N uevos soles/TM)
%
Total
(N uevos soles)
C arne de cerdo
32,58
10000,00
3258,00
C arne de vacuno
10,86
10000,00
1086,00
Agua
22,59
2,00
0,45
Goma de tara
0
20000,00
0
C arragenina
0
50000,00
0
C omp. secundarios
1812,12
C osto total de
Formulación 1
6156,57
55
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
Cuadro 11. Costo de los componentes principales de salchichas frankfurter
con 0,14% de goma de tara
Costo
(nuevos soles/TM)
%
Total
(Nuevos soles)
Carne de Cerdo
30,10
10000,00
3010,36
Carne de Vacuno
10,04
10000,00
1003,45
Agua
25,74
2,00
0,51
0,14
20000,00
28,28
0
50000,00
0
Goma de tara
Carragenina
Comp. secundarios
1812,12
Costo total de
Formulación 2
5854,72
Cuadro 12 .Costo de los componentes principales de salchichas frankfurter
con 0,28% de goma de tara
Costo
(Nuevos soles/TM)
%
Carne de Cerdo
Carne de Vacuno
Agua
Goma de tara
Carragenina
Total
(Nuevos soles)
27,63
10000,00
2763,16
9,21
10000,00
921,10
28,90
0,20
0,58
0,28
20000,00
56,60
0
50000,00
0
Comp. secundarios
1812,12
Costo total de
Formulación 3
5553,56
Anales Científicos UNALM
56
Cuadro 13. Costo de los componentes principales de salchichas frankfurter
con 0,14% de goma de tara y 0,14% de carragenina
Costo
(Nuevos soles/TM)
%
Carne de Cerdo
Total
(Nuevos soles)
27,63
10000,00
2763,16
9,21
10000,00
921,10
28,90
2,00
0,58
Goma de tara
0,14
20000,00
28,28
Carragenina
0,14
50000,00
70,70
Carne Vacuno
Agua
Comp. secundarios
1812,12
Costo total de
Formulación 4
5595,94
F ig u r a 7 : C o s to T o ta l d e fo r m u la c io n e s c o n
Figura 7: Costo Total de formulaciones con distintos porcentajes
d is tin to s p o r c e n ta je s d e g o m a d e ta r a
de goma de tara
6 30 0
6 20 0
0% G
6 10 0
C o sto ( n u evo s so les)/T M
6 00 0
0,1 4 % G
5 90 0
5 80 0
5 70 0
0 ,2 8% G
0 ,14 % G + 0 ,1 4% C
5 60 0
5 50 0
5 40 0
5 30 0
5 20 0
1
2
3
4
F o rm u l a cio n e s
Al encontrarse que la formulación de costo mínimo es la que tiene una inclusión de
0,28% de goma de tara y considerando que no existen diferencias significativas en lo que
respecta a aceptabilidad general, con las otras tres formulaciones, se puede decir que la goma
de tara puede ser usada en reemplazo de otros hidrocoloides como la carragenina, Al respecto, Foegeding y Ramsey (1986), determinaron que la kappa carragenina y la iota carragenina
UTILIZACIÓN DEL METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS EN LA FORMULACION DE SALCHICHAS TIPO
FRANKFURTER CON INCLUSIÓN DE GOMA DE TARA (Caesalpinia spinosa)
57
adicionadas en 0,2% a salchichas frankfurters con 11% de grasa, mejoraban las características sensoriales y rendimientos después de la cocción. Sin embargo, Fernández et al., (1995)
señalan que uno de los principales inconvenientes del uso de carrageninas es su elevado
costo; por lo que la goma de tara sería una alternativa más económica.
IV.
CONCLUSIONES
•
El máximo porcentaje de inclusión de goma de tara (0,28%) en salchichas tipo frankfurter
fue determinada considerando dos restricciones que a su vez implican dos isolíneas:
CRA/Humedad =1, cuya ecuación corresponde a: B= -0,96 A + 0,97 e isolínea de agua
añadida de 20%, cuya ecuación corresponde a B = 0,25 A + 0,30.
•
La adición de 0,28% de goma de tara permite disminuir el porcentaje de carne en 15,18%
e incrementar el porcentaje de agua en un 27,94%, sin afectar la aceptabilidad general
de las salchichas tipo frankfurter.
•
El uso de 0,28% de goma de tara en las formulaciones de salchichas frankfurter permiten un ahorro de 600 nuevos soles (171,43 dólares americanos) por tonelada métrica de
producto.
V.
BIBLIOGRAFIA
•
Amo, V. 1980. Industria de la carne, salazones y chacinería. Editorial Aedos. España.
•
Argos Export S.A. 2003. Hoja Técnica de Goma de Tara en Polvo. Lima. Perú.
•
ALNICOLSA. 2003. Productos agroindustriales de exportación: Goma de Tara. Disponible en http://taninos.tripod.com . Consultado el 9 de enero del 2003.
•
Anzaldúa-Morales, A. 1994. La evaluación sensorial de los alimentos en la teoría y
práctica. Editorial Acribia. España. 198p.
•
Conover, W. 1980. Practical Nonparametric Statistics. Texas University. USA.
•
Elías, C. 2002. Aplicación del Método de Diseño de Mezclas en la sustitución de carne
por harina texturizada de soya, en cabanossi. Tesis para optar el Grado de Magíster
Scientae en Tecnología de Alimentos. Universidad Agraria La Molina. Lima, Perú.
•
Fernández, P.; Barreto, G. y JIMENEZ, F. 1995. Ingredientes no cárnicos empleados en
el desarrollo de hamburguesas con reducido contenido en grasa. Alimentación: Equipos
y Tecnología Vol. 2: 127 - 131. España.
•
Foegeding, A. y Ramsey, S. 1986. Effect of gums on low-fat meat batters. J. Food. Sci.
51: 33-38.
58
Anales Científicos UNALM
•
INDECOPI. 1999. Carne y productos cárnicos. Embutidos con tratamiento térmico
después de embutir o enmoldar. Definiciones, Clasificación y requisitos. Norma Técnica
Nacional 201.007. Segunda edición.
•
INDUNOR, 2003. Aglumix 01. Aditivo natural para productos alimenticios. Disponible en
www.indunor.com. Consultado el 10 de enero del 2003.
•
Kerchove, H. 1996. Ciencia de la Carne, Principios de Formulación. Central Soya. USA.
•
Mateo, J. 2002. Curso de Calidad e higiene de la Carne. Simposio Peruano de Calidad
de los alimentos. Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima. Perú (90p).
•
Montgomery, D. 1991. Diseño y Análisis de Experimentos. Grupo Editorial Iberoamérica.
México.
Park, J.; Rhee, K. y Ziprin, Y. 1990. Low fat frankfurters with elevated levels of water and
oleic acid. J. Food. Sci 55: 871-874.
•
•
Peralta, J. 1998. Aditivos e Ingredientes utilizados en embutidos. IV Seminario
Internacional: Elaboración de embutidos cocidos. Pamplona.
•
RNDF. Red Nacional para el Desarrollo Forestal . 1996. La tara (Caesalpinia spinos).
Alternativa para el Desarrollo de la Sierra. Perú.
•
Torres, G.; Garrido, F. Y Kaiser. S. 1994. Nuevas posibilidades de utilización de la carne
de ovino. Desarrollo y Formulación de productos de cecinería. Alimentos N°2 Vol 19.
Pág. 5-14.
•
Uram, G.; Carpenter, J. y Reagan, J. 1984. Effects of emulsions, particle size and levels
of added water on the acceptability of smoked sausage. J. Food.Sci. 49:996-997.
•
Ureña, M.; D’Arrigo, M. y Girón, O. 1999. Evaluación sensorial de los alimentos. Editorial Agraria. Lima. Perú.
•
Wallingford, L. y Labuza, T. 1983. Evaluation of the water binding properties of food
hydrocolloids by physical/chemical methods and in a low fat meat emulsion. J. Food.
Sci. 48:01-05.
59
DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD Y AUMENTO DE DENSIDAD ENERGÉTICA DE MEZCLA
DE CEREALES EXTRUIDOS POR ACCION ENZIMATICA DE HARINA
DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) GERMINADA
Daniel E. Rubio Diaz,1
Milber Ureña Peralta2
RESUMEN
Con harina de quinua (Chenopodium quinoa willd) germinada (13,8% proteína) la viscosidad de una mezcla de cereales extruídos se redujo en 73,4% y su densidad energética
aumentó en 31,8%. Se ensayaron diferentes tiempos de germinación y proporciones de harina
de germinado, encontrándose que con 24 horas y 5% (p/p), respectivamente, se obtuvo una
viscosidad dentro del rango de lo aceptado por los niños (1 000-3 000 cp).
ABSTRACT
Viscosity of a mixture of extruded cereals was reduced in 73,4% and energy density
was increased in 31,8%, with flour germinateed quinua (13,8% protein). Different times of germination and rate of flour germinateed in mixture were tested. With 24 hours and 5% (w/w),
respectively, the viscosity was within preference range of the children (1 000–3 000 cp).
INTRODUCCIÓN
Las mezclas alimenticias han tomado desde hace algún tiempo un papel muy importante
en la nutrición de los niños provenientes de zonas pobres, en su mayoría de países en vías de
desarrollo. Su creciente utilización está cimentada en la necesidad de encontrar alimentos que
cubran todas las necesidades nutricionales para permitir el buen desarrollo del niño, pero que
a su vez sean de bajo costo. Estas mezclas son, por lo general, preparadas a base de cereales
y leguminosas, y cumplen con ciertos requisitos para que su efecto sobre la nutrición del niño
sea el más adecuado. Entre estos requisitos se encuentran: el aporte calórico, la composición
química, el volumen de la ración, el cómputo aminoacídico, la densidad energética, entre otros..1
1. Ingeniero Industrias Alimentarias FIAL-UNALM
2. Docente Contratado en Clase B a dedicación exclusiva
60
Anales Científicos UNALM
Con respecto a la densidad energética, ésta tiene un papel preponderante en el tipo de
suplementación que recibe el niño, definiendo el número de raciones que debe ingerir por día
teniendo en cuenta la limitada capacidad gástrica (Repo-Carrasco, 1992a; World Health Organization, 1998). El inconveniente principal del aumento de la densidad energética en esta clase
de mezclas alimenticias, es la elevada viscosidad que adquiere el alimento al aumentar la
concentración de nutrientes; resultando con una reología rechazada por el niño que prefiere
una consistencia más fluida.
Los almidones contenidos en las mezclas alimenticias son los compuestos que
más influyen en la consistencia, pues al absorber el agua convierten la papilla en una mezcla
de alta viscosidad (Mosha y Svanberg, 1983; Gopaldas et al., 1986; Khin et al., 1995). Aún
cuando se utilice cereales y leguminosas extruídas -que tienen un menor efecto sobre la
viscosidad- la densidad energética no sufre mayores variaciones. Una manera de superar
este obstáculo, es degradar los almidones mediante la acción de enzimas (amilasas) que
logran disminuir la viscosidad en grandes proporciones debido a que los almidones hidrolizados
absorben menos cantidad de agua. Estas enzimas requeridas son aportadas por harina de
granos malteados (Ashworth et al., 1992); granos que durante su germinación, activan y
forman un complejo enzimático que puede ser conservado con un proceso adecuado de
secado antes de la molienda.
Por tanto, es recomendable incluir harina malteada en las formulaciones de mezclas
alimenticias para niños, no sólo porque sus componentes son más digeribles, sino también
porque al ser expuesta la mezcla a un calentamiento húmedo, se activan las enzimas contenidas en ella disminuyendo la viscosidad de la papilla y por ende permitiendo un aumento de
materia seca en la papilla que conlleva a un aumento en la densidad energética del alimento.
La quinua es un grano apto para ser incluido en las mezclas alimenticias como harina
de malta debido a su alto valor calórico, importante calidad proteica y rápida germinación
(Nieto, 1984; Rubio, 2000).
REVISIÓN BIBLIOGRAFICA
La utilización de harina de granos malteados en mezclas alimenticias tiene un indiscutible y profundo efecto sobre la viscosidad de dicho alimento, debido a la hidrólisis del almidón
que lo compone por acción de las enzimas que se formaron durante la germinación del grano
malteado y que se activan al ser expuestas a un calentamiento húmedo (preparación de la
papilla con agua tibia). Entre la enzimas que más aportan en la disminución de la viscosidad se
encuentran la á-amilasa, que se forma durante la germinación y la â-amilasa, presente en el
grano pero que aumenta su actividad (Ashworth et al., 1992).
El proceso de malteo tiene como etapas fundamentales: el lavado de la semilla, el
remojo (donde la semilla llega a la humedad necesaria para la germinación), la germinación, el
secado (controlado para no inactivar las enzimas), el devegetado o separación de raíz (para
evitar un excesivo contenido de fibra en la harina), y para el caso de harinas, la molienda (Nieto,
1984; Quinde, 1995).
DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD Y AUMENTO DE DENSIDAD ENERGÉTICA DE MEZCLA DE CEREALES
EXTRUIDOS POR ACCION ENZIMATICA DE HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) GERMINADA
61
La quinua es una planta oriunda de los Andes, cuyo cultivo data de 5 000 A.C. (RepoCarrasco, 1992b). La semilla de quinua es el fruto maduro de forma lenticular, elipsoidal, cónica o esferoidal. Presenta tres partes bien definidas que son: episperma, embrión y perisperma.
El tamaño de la semilla puede variar de 1,5 a 2,6 mm de diámetro dependiendo de la variedad,
como también su color (Mujica, 1993). Entre sus características más importantes se pueden
señalar: su rápida germinación (puede germinar en horas), la presencia de saponina en la
superficie del grano y su alta cantidad y calidad de proteínas; reportando un mayor PER que el
maiz, trigo, arroz, centeno, cebada, avena, sorgo entre otros (Tapia, 1990; Repo-Carrasco,
1998).
Con respecto al malteo de quinua, Nieto (1984) señala que los cambios ocurridos
durante el malteo no modifican el balance de aminoácidos con respecto a los requerimientos
de la FAO y por lo tanto su calidad proteica se mantiene alta.
Las mezclas alimenticias están formadas por diferentes ingredientes entre los cuales
se encuentran los cereales, las leguminosas, azúcar, manteca, vitaminas, proteínas aisladas,
saborizantes, etc. que permiten que dicha mezcla satisfaga las necesidades de grasa, proteínas, carbohidratos, vitaminas y minerales del niño que la ingiere. Vargas y Salas (2000), estudiaron las características reológicas de tres mezclas alimenticias utilizadas en los programas
sociales para niños en el Perú, encontrando que se comportaban como fluidos No Newtonianos
de tipo Pseudoplástico. Reportan además, que existen diferencias notables entre las
viscosidades de las mezclas alimenticias que estudiaron.
Mosha y Svanberg (1983) y Ashworth y Draper (1992), reportan que la viscosidad
preferida por niños pequeños para las papillas se encuentra de 1 000 a 3 000 cp; lo que
equivale a una consistencia líquida a semilíquida. Consistencias de alrededor de 10 000 cp
(semi-sólidas) son aceptadas por niños mayores y adultos.
Gopaldas et al. (1986), estudiaron la reducción de viscosidad en una mezcla alimenticia a base de harina de arroz usando harinas de granos germinados típicos de la zona donde
realizó el estudio (India). Sus resultados indican que la aceptabilidad por parte de los infantes
no tuvo diferencias significativas con relación a la papilla original.
Khim et al. (1995), germinaron, secaron y molieron tres tipos de frejol, soya, maíz y
arroz; y estudiaron la actividad de la amilasa a 30, 60, 70, 80 y 90 °C. Constituyeron papillas al
25% utilizando 5 g de harina de germinado con 95 g de harina de arroz y demostraron que la
harina de maíz germinado disminuía en mayor cuantía la viscosidad de la papilla.
Wahed et al. (1995), también estudiaron el aumento de la densidad energética utilizando
harinas de germinado. Utilizaron para ello harina de germinado de trigo y lograron reducir la
viscosidad en preparaciones de cereales tradicionales en más de 90%. Indican que la osmolalidad
de estas papillas es significativamente alta y que se deben realizar estudios del posible daño
osmótico en el intestino.
Al disminuirse la viscosidad de una mezcla alimenticia por el uso de pequeñas
cantidades de harina malteada, se puede aumentar la cantidad de materia seca en la papilla,
62
Anales Científicos UNALM
aumentando así la densidad energética del alimento. La apropiada frecuencia de alimentación
depende de la densidad energética promedio de los alimentos complementarios y viceversa.
En base a cálculos teóricos de la capacidad gástrica, se han calculado las densidades
energéticas mínimas (kcal/g) para alimentos complementarios si es que estos son provistos 2,
3 ó 4 veces al día a niños que reciben una cantidad normal promedio de energía de leche
materna. (World Health Organization, 1998). Es por ello que un alimento con mayor densidad
energética necesita menos número de raciones al día que uno con menor densidad energética,
esto conlleva no sólo a ventajas nutricionales, sino a un ahorro tanto de tiempo como dinero.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materia prima
La presente investigación se realizó en los laboratorios de la Universidad Nacional
Agraria La Molina, utilizando como materia prima quinua variedad “Blanca de Hualhuas”,
cosechada en 1999, proveniente de la sierra peruana.
Pruebas biológicas
Antes del malteo de la semilla se realizaron pruebas biológicas para constatar el buen
estado de la semilla. Estas pruebas fueron de Poder Germinativo y de Sensibilidad al Agua
(Método Aubry según A.B.S.C.; 1978). Además se realizó una prueba de pre-remojo para
determinar el tiempo que debe estar en remojo la semilla para llegar a la humedad requerida
para su germinación (Nieto, 1984; Quinde, 1995).
Proceso de malteo
El malteo fue realizado en un equipo de micromalteo Barber-Colerman, para lo cual se
siguieron las siguientes etapas: a) lavado, con dos objetivos, eliminar impurezas y saponina,
duró 10 min. con agua fria y frotación manual de las semillas hasta la no formación de espuma.
b) remojo, se realizó de manera continua con agua circulante a 20°C hasta una humedad de
40%, el tiempo fue de 5 horas y 1 min. c) desinfección previa al germinado, se utilizó uno de
los métodos propuestos por Piernas y Guiraud (1997), hipoclorito de sodio (1 000 ppm) a
temperatura ambiente por 20 minutos. d) germinado, se llevo a cabo a 18°C, se estudiaron 5
tratamientos de tiempo de germinado que fueron: 6, 12, 18, 24 y 30 horas. e) secado, la
quinua germinada fue secada mediante el método reportado por Nieto (1984); que es el siguiente: 50°C por 11 h, 60°C por 1 h, 70°C por 2 h y 80°C por 5 h. f) devegetado y molido,
se retiraron las raíces de la quinua mediante frotación manual y tamizado, y se elaboró harina
a partir de los granos germinados y devegetados.
Determinación del tiempo de germinación adecuado
Las cinco harinas malteadas obtenidas de los diferentes tiempos de germinado, fueron
introducidas cada una dentro de la formulación de una mezcla de cereales utilizada como
patrón (Cuadro 1), sustituyendo el componente cereal en una cantidad equivalente al 5% del
total de la mezcla, con una dilusión de 2:1 (Agua: Mezcla). Luego se eligió el tiempo de
DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD Y AUMENTO DE DENSIDAD ENERGÉTICA DE MEZCLA DE CEREALES
EXTRUIDOS POR ACCION ENZIMATICA DE HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) GERMINADA
63
germinado más adecuado según la disminución de la viscosidad aparente observada en la
mezcla con sustitución.
Determinación de la sustitución más adecuada
Una vez determinado el tiempo de germinado adecuado, se estudió la variación de la
viscosidad aparente por incorporación a la mezcla patrón de diferentes cantidades de harina
malteada de quinua (Cuadro 1).
Evaluación indirecta de la actividad enzimática
Una vez determinada la sustitución adecuada, al obtener una viscosidad dentro del
rango (1 000 - 3 000 cp) de consistencia preferida por los niños (Mosha y Svanberg, 1983), se
determinó la cantidad de azúcares reductores (NTP 209.172, 1980) antes y después de la
incorporación del agua para la preparación de la mezcla de cereales extruídos (papilla).
Cambios en la densidad energética
Para determinar los efectos por sustitución sobre la densidad energética de las mezclas se procedió primero a calcular la composición proximal de la harina de germinado de
quinua escogida (A.O.A.C., 1990). Luego a partir de tablas de composición de los alimentos
se determinó el aporte calórico de la mezcla patrón y de la mezcla con sustitución.
Adicionalmente se incluyó la harina de germinado en una mezcla comercial constituida de
ingredientes similares, para determinar si el efecto sobre la viscosidad y la densidad energética eran los mismos que en la mezcla patrón.
CUADRO 1: Composición porcentual de la Mezcla Patrón con diversas sustituciones por
Harina de Germinado de Quinua (Blanca de Hualhuas).
INGREDIENTES
Mezcla
SUSTITUCIONES (%)
Patrón
Harina de Germinado de Quinua
0
2
5
Harina de Maíz extruída
11,07
10,37
9,32
7,57
5,82
Harina de Arroz extruída
20,71
19,41
17,46
14,21
10,96
Harina de Soja extruída
19,89
19,89
19,89
19,89
19,89
Aislado proteico de Soja
4,90
4,90
4,90
4,90
4,90
Manteca
8,20
8,20
8,20
8,20
8,20
30,00
30,00
30,00
30,00
30,00
Saborizante
2,61
2,61
2,61
2,61
2,61
Premix (Vit. Y Min.)
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
Fosfato tricálcico
2,25
2,25
2,25
2,25
2,25
Sulfato de Magnesio
0,27
0,27
0,27
0,27
0,27
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
Azúcar
TOTAL (%)
10
15
64
Anales Científicos UNALM
Determinación de viscosidad aparente en las mezclas de cereales
La viscosidad fue determinada mediante el viscosímetro rotacional de Brookfield
modelo RVT utilizando el siguiente procedimiento. Se combina la mezcla patrón con la
cantidad de agua requerida a 50°C y se coloca en Baño María a la misma temperatura. Se
mantiene en agitación constante durante 10 minutos. Al finalizar el tiempo se transvasa la
mezcla a un vaso de 500 ml adecuado para la medición de la viscosidad con el equipo
escogido. Se realiza la medición de la viscosidad a 50 rpm en Baño María usando una
aguja del equipo que muestre lecturas intermedias. Utilizando la tabla de factores del
equipo, se multiplica las lecturas encontradas por el factor dependiente de la velocidad y
de la aguja escogida, hallándose la viscosidad en centipoises. Se toma el promedio de las
tres mediciones y se calcula la desviación estándar (a=0,05) (Brookfield, 2000).
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Pruebas Biológicas
Las semillas presentaron un poder germinativo de 95 ± 1,9% en 24 horas, lo que
significa que estaban aptas para su utilización en procesos de malteo; y una sensibilidad al
agua de 94 ± 0,6%, lo que indica resistencia al proceso de remojo sin perder su aptitud para
germinar. Estos datos concuerdan con los reportados por Nieto (1984), que señala además
que la rapidez de la germinación de la quinua se podría deber a la ausencia de cascara
gruesa que permite al agua ingresar más rápido.
Proceso de Malteo
Se probaron distintos métodos de desinfección de granos antes del germinado, propuestos para granos de arroz por Piernas y Guiraud (1997) y se comprobó que el uso de agua
a 60°C suprimió totalmente la germinación de la semilla de quinua, por lo que se utilizó hipoclorito
de sodio (1 000 ppm) a temperatura ambiente por 20 minutos.
El rendimiento de la harina malteada de quinua (relación entre pesos (b.s.) de harina
y semilla) fue mayor a menor tiempo de germinado. Para 6 y 30 horas se obtuvo 89,10 y
72,69%, respectivamente. La diferencia es debida a pérdidas por separación de las raicillas
(devegetado), ya que a mayor tiempo de germinado mayor es el tamaño de éstas: 0,8 ± 0,8
mm a las 6h y 10,9 ± 2,1 mm a las 30 h (n=30, á=0,05). Quinde (1995), señala que las
pérdidas durante el malteo son atribuibles al proceso de lixiviación durante el remojo y a la
respiración del grano. Nieto (1984), encontró rendimientos entre 82,69 y 89,56% para malta
sin devegetar ni moler.
Tiempo de germinado
En el Cuadro 2 se observa la variación de viscosidad aparente de la mezcla que
incluye 5% de harina malteada, con el tiempo de germinado. A las 24 horas se obtuvo una
reducción del 73,4% (de 5 520 a 1 470 cp). Atwell (1988), citado por Ashworth y Draper
(1992), reportaron un tiempo de 12 horas como tiempo de germinado adecuado. Repo-
DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD Y AUMENTO DE DENSIDAD ENERGÉTICA DE MEZCLA DE CEREALES
EXTRUIDOS POR ACCION ENZIMATICA DE HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) GERMINADA
65
Carrasco (1992b) reportó 48 horas, indicando además que las mayores variaciones en las
cantidades de glucosa y maltosa se dan dentro de las primeras 24 horas de germinación
provenientes de la degradación de los carbohidratos en la semilla. Estas diferencias son
atribuibles a las condiciones del malteo, sus parámetros y a los factores que se tomaron
en cuenta para determinar el tiempo adecuado de germinación. La disminución de la viscosidad aparente de las mezclas ensayadas se debería no sólo a la acción enzimática sobre
los almidones de los ingredientes que la conforman, sino también a la alta solubilidad que
presentan las harinas malteadas debido al grado de hidrólisis de sus componentes, resultado de la germinación del grano. Ashworth y Draper (1992), indicaron que el tiempo óptimo de germinación es aquel en que se da la máxima actividad amilolítica, sin proliferación
de microorganismos, desarrollo de aromas desagradables y altas pérdidas debido al excesivo crecimiento de raíces y tallo.
CUADRO 2:
Variaciones de la viscosidad aparente en la mezcla patrón mediante la sustitu
ción de 5% por harina malteada de quinua (blanca de hualhuas) con diferentes
tiempos de germinado
Viscosidad aparente de la Mezcla Patrón: 5 520 cp
(50 rpm; 50°C)
Tiempo de germinado
6 horas
12 horas
18 horas
24 horas
30 horas
Viscosidad de Mezcla con harina malteada (cp)
2 660 ± 40
2 840 ± 40
2 480 ± 0
1 470 ± 20
1 520 ± 20
(n=3; a=0,05)
Efecto de la sustitución con Harina de Germinado
En el Cuadro 3 se presentan los valores de viscosidad aparente para mezclas con
diferentes porcentajes de sustitución con cantidades de harina malteada con 24 horas de
germinado. Con 2% de sustitución se logró reducir la viscosidad en casi la mitad de su valor
original y con 15% hasta un 97,6%. La relación exponencial por regresión (r = 0,98; a=0,05)
que se encontró entre la viscosidad aparente y el porcentaje de sustitución, hace que la diferencia entre 10 y 15% de sustitución no sea significativa.
Viscosidad Aparente (cp) = 18 219 * 10 –0,956 * (SUSTITUCIÓN)
Con 5% de sustitución se obtuvo una viscosdidad de 1 470 ± 20 cp, que está dentro
del rango de consistencia preferida por los niños, que según Gopaldas et al. (1988), citados
por Ashworth y Draper (1992), es de 1 000 a 3 000 cp; consistencia equivalente a una sopa.
Gopaldas et al. (1986), señalan que la cantidad óptima de harina malteada de Arroz para una
papilla compuesta de este cereal (25% de materia seca) es de 4% del total de la mezcla ya
Anales Científicos UNALM
66
preparada, lo que equivale a un 16% de la misma sin adición de agua. Por otro lado,
Mosha y Svanberg (1983), encontraron que adicionando un 5% (en función al total de
harina) de harina germinada de Sorgo a una papilla a base de éste (15% de materia
seca), se logró disminuir la viscosidad considerablemente. Se puede discutir entonces,
que la concentración adecuada de harinas ricas en amilasa depende de muchos factores
entre los que se encuentran el tipo de mezcla alimenticia o papilla que se quiere mejorar,
el grano que será germinado, los parámetros de malteo, la concentración de la mezcla,
entre otros.
CUADRO 3:
Viscosidad aparente (50 rpm; 50°C) de mezclas de cereales con diferentes
porcentajes de sustitución de harina malteada de quinua (blanca de Hualhuas)
con 24 horas de germinado y su disminución con respecto a la mezcla sin
sustitución.
Sustitución (% )
Viscosidad (cp)
Disminución (% )
0
5 520 ± 80
------
2
3 000 ± 80
45,7
5
1 470 ± 20
73,4
10
370 ± 20
93,3
15
132 ± 0
97,6
Evaluación de la actividad enzimática
Nieto (1984), reportó que las enzimas contenidas en la malta pueden ser activadas
mediante calentamiento húmedo como ocurre en el macerado. En el caso de la harina
malteada de quinua, en condiciones de humedad y temperatura adecuadas se produjo el
efecto esperado de aumento en los azúcares reductores después de incorporada el agua a
la mezcla de cereales extruídos, lo que confirma la existencia de actividad enzimática en
la harina. Hay un aumento de aproximadamente 62% en la cantidad de estos azúcares
(2,6 a 4,2 g de azúcares reductores/100 g de mezcla). Con estos resultados, se comprueba la relación existente entre la disminución de viscosidad y el aumento de azúcares
reductores señalada por Fennema (1993), quien además indica que al romperse sólo unos
pocos enlaces glucanos internos se logra un descenso en la viscosidad, siendo los efectos sobre ésta proporcionalmente mayores que el aumento de la capacidad reductora.
Variación de la densidad energética
En el Cuadro 4 se presenta la composición de la harina malteada de quinua con 24 horas
de germinado, donde resalta el 13,83% de proteína y el 5% de grasa por su aporte calórico; así
como el 3,3% de humedad que asegura su conservación.
DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD Y AUMENTO DE DENSIDAD ENERGÉTICA DE MEZCLA DE CEREALES
EXTRUIDOS POR ACCION ENZIMATICA DE HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) GERMINADA
CUADRO 4:
67
Resultados del análisis Proximal de la harina malteada de quinua (Blanca
de Hualhuas)
COMPONENTE
%
Humedad
3,30
Proteína Total
13,83
Extracto Etéreo (Grasa)
5,44
Fibra Cruda
2,73
Ceniza
1,86
Carbohidratos (Calculado)
72,84
Considerando los valores energéticos reportados por Rivera et al. (1999) para
lípidos, carbohidratos y proteínas: 9, 4 y 4 kcal/g, respectivamente, la harina malteada
de quinua tendría un valor energético de 3,96 kcal/g; la mezcla de cereales sin sustitución de 4,14 kcal/g y para la sustitución de 5% de 4,15 kcal/g. El elevado contenido de
grasa de la harina malteada en comparación con el de la harina de arroz, así como los
contenidos de carbohidratos y proteína, hacen que el valor energético no varíe por la
sustitución.
En la mezcla patrón se aumentó la cantidad de agua en más de 25% para obtener
viscosidades comprendidas entre los 1 000 y 3 000 cp, con lo que se obtuvo densidades
energéticas entre 1,38 y 1,18 kcal/g. Se observó un no deseable aumento de volumen de
la mezcla preparada (papilla), considerando la dificultad de ser consumida totalmente la
ración energética por los niños que poseen una capacidad gástrica limitada.
La cantidad de agua necesaria para mantener la viscosidad de la papilla con sustitución dentro del rango de 1 000 a 3 000 cp, resultó menor que para la mezcla patrón (Cuadro 5),
donde con 280 g de agua aún se encontraba la viscosidad de la papilla sobre los 1 000 cp. La
disminución de la viscosidad de la papilla por incorporación de agua se debe a la mayor cantidad
de solutos disueltos en el fluido (Vargas y Salas, 2000), tal como se aprecia en el Cuadro 5.
Bravo (1990), encontró que existe una acción de retroinhibición de la actividad de la a-amilasa a
mayor concentración de soluto, lo que puede explicar la diferente variabilidad proporcional de la
viscosidad entre la papilla patrón y la con sustitución.
Anales Científicos UNALM
68
CUADRO 5: Viscosidad aparente y densidad energética de mezclas patrón y con sustitución
de harina malteada de quinua para diferentes cantidades de agua utilizadas en su
preparación (papillas).
Cantidad de
Mezcla alimenticia patrón
Mezcla alimenticia con 5% de germinado
Mezcla
alimenticia
(g)
Viscosidad
Densidad
Cantidad
Viscosidad
Densidad
de agua (g)
Aparente
Energética (Kcal/g)
Cantidad
Aparente
Energética
de agua (g)
(cp)
(Kcal/g)
100
200
5 520 ± 80
1,38
150
4 520 ± 80
1,66
100
250
2 780 ± 20
1,18
168
2 660 ± 20
1,55
100
280
1 100 ± 0
1,09
200
1 470 ± 20
1,38
210
980 ± 20
1,34
100
(cp)
(n=3; α=0,05)
En el Cuadro 6 se puede observar que con 32,8% menos de agua en la papilla con
sustitución se consiguió tener una viscosidad similar a la de sin sustitución y, considerando la
necesidad energética diaria de un niño, se puede disminuir de 3 a 2 las raciones debido a que
la densidad energética en la papilla con sustitución es 31,8% mayor que la de sin sustitución.
Esto se traduce en menor tiempo empleado en la alimentación del niño, menor cantidad de
mezcla necesaria para alimentarlo y, debido a la acción enzimática, más fácil digestión.
CUADRO 6:
Comparación de características de las papillas con y sin sustitución de harina
malteada de quinua para viscosidades similares.
Característica
Papilla Patrón
Papilla con Harina malteada
Cantidad de Mezcla (g)
100
100
Cantidad de Agua (g)
250
168
2 780 ± 20
2 660 ± 20
1,18
1,55
3 raciones
2 raciones
Viscosidad Aparente (cp)
Densidad Energética (Kcal/g)
Raciones recomendadas por día. (*)
* Según la World Health Organization (1998), para niños de 12 a 23 meses.
La variación de la viscosidad en el caso de la inclusión de la harina malteada de
quinua en una mezcla comercial deber ser tomada sólo como un indicador de la efectividad
de tal inclusión, ya que al sustituir el 5% de la mezcla comercial no se está sustituyendo
sólo los cereales como en las anteriores pruebas sino también los demás componentes de
la mezcla. Los cambios no fueron tan notorios, disminuyendo la cantidad de agua necesaria
DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD Y AUMENTO DE DENSIDAD ENERGÉTICA DE MEZCLA DE CEREALES 69
EXTRUIDOS POR ACCION ENZIMATICA DE HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) GERMINADA
para una misma viscosidad en sólo 15%. Sin embargo, la diferencia en la densidad energética
fue suficiente para que de 4 raciones al día se pudiera llegar a 3. La densidad energética fue
calculada a partir de la información en el envase de la mezcla comercial (4,39 kcal. por gramo
de mezcla) y la densidad energética de la harina malteada de quinua (3,96 kcal/g). En este
caso, la harina malteada de quinua si tiene menor valor energético que la mezcla comercial,
pero el efecto sobre la viscosidad hace que se pueda concentrar más la mezcla y conseguir
aumentar dicho valor.
CONCLUSIONES
1)
El rendimiento de la harina malteada de quinua disminuye con el incremento del tiempo
de germinado, debido principalmente al crecimiento de las raíces del grano que luego son
separadas.
2)
El tiempo de germinado influye en el efecto que tiene la harina malteada sobre la
viscosidad aparente de una mezcla de cereales extruídos. Se determinó que el tiempo
adecuado de germinación es de 24 horas a las condiciones pre-establecidas.
3)
A mayor sustitución con harina malteada de quinua se obtiene menor viscosidad de
papilla. Con sustitución del 5% se redujo la viscosidad en 73,4%, con un valor que se
encontró dentro del rango de consistencia preferida por los niños (1000 a 3000 cp). A
partir de concentraciones del 10% las disminuciones en la viscosidad aparente tienen
valores menos significativos.
4)
La disminución de la viscosidad aparente en las papillas con sustitución de harina malteada
de quinua, se debe principalmente a la acción de las enzimas contenidas en tal harina.
Existe un aumento del 62% de azúcares reductores en la papilla luego de 10 minutos de
preparada con la adición de agua.
5)
La disminución de la viscosidad aparente en una papilla, debido al uso de harina malteada
de quinua, permite incluir en la mezcla mayores proporciones de materia seca, aumentando la densidad energética para una misma consistencia. Se puede también, para un mismo nivel energético, disminuir la cantidad de agua con la consecuente disminución del
volumen total de la ración sin cambiar la consistencia.
6)
Para la mezcla de cereales extruidos utilizada como patrón, se logró aumentar la
densidad energética en 31,8% (1,55 kcal/g) con viscosidades cercanas a los 2 700 cp,
y con una disminución de 32,8% en la cantidad de agua necesaria para su preparación.
7)
El uso de harina malteada de quinua como ingrediente en mezclas alimenticias tendrá
un efecto distinto sobre la viscosidad, dependiendo de la composición de cada mezcla.
70
Anales Científicos UNALM
BILIOGRAFIA
ASHWORTH, A. y DRAPER, A. (1992). The Potential of Traditional Technologies for Increasing
the Energy Density of Weaning Foods. Centre for Human Nutrition. United Kingdom.
A.O.A.C. (1990). Official Methods Analysis of the Association of Official Analytical Chemists.
Editado por Sidney Williams. Virginia. U.S.A.
A.B.S.C. (1978). American Society of Brewing Chemists. Methods of Analysis of the A.S.B.C.
Technical Commite and Editorial Board. U.S.A.
BENAVIDES, E. y CABRERA, A. (1986). Producción de Hidrolizados de Proteína a partir de
Harina de Soja Modificada con Enzimas. Tecnología. Vol 25, N°156, Julio-Agosto:741. Colombia.
BRAVO, B. (1997). Estudio de la Hidrólisis Enzimática de la Harina de Quinua (Chenopodium
quinoa willd). Tesis Ing. Industrias Alimentarias. Universidad Nacional Agraria La
Molina.
BROOKFIELD (2000). Guide getting more from your Brookfield viscosimeter. U.S.A.
FENNEMA, O. (1993). Química de los alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza. España.
GOPALDAS, T.; MEHTA, P.; PATIL, A. y GANDHI, H. (1986). Studies on Reduction in Viscosity of Thick Rice Gruels with small quantities of an Amylase-rich Cereal Malt. Food
and Nutrition Bulletin. Vol 8, N°4.
KHIN, M.; KHIN, N. y HLA, P. (1995). Amylase Activity of some Roots and Sprouted Cereals
and Beans. Food and Nutrition Bulletin. Vol 16, N°2.
NIETO, A. (1984). Efecto del Malteo sobre la Composición Química de la Quinua. Tesis para
optar el titulo de Ingeniero en Industrias Alimentarias. Universidad Nacional Agraria
La Molina.
NTP 209.172. (1980). Norma Técnica Peruana.
MOSHA, A. y SVANBERG, U. (1983). Preparation of Weaning Foods with High Nutrient Density using Flour Germinated Cereals. Food and Nutrition Bulletin. Vol 8, N°4.
MUJICA, A. (1993). Cultivo de Quinua. Instituto Nacional de Investigación Agraria. Manual N°
11-93. Lima, Perú
PIERNAS, V. y GUIRAUD, J. (1997). Desinfection of Rice Seeds Prior to Sprouting. Journal of
Food Science. Vol. 32, N°3.
DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD Y AUMENTO DE DENSIDAD ENERGÉTICA DE MEZCLA DE CEREALES
EXTRUIDOS POR ACCION ENZIMATICA DE HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa willd) GERMINADA
71
QUINDE, Z. (1995). Determinación de Parámetros de Malteo y su Efecto en la Composición
Química de la Kiwicha. Tesis Ing. Industrias Alimentarias. Universidad Nacional Agraria
La Molina.
REPO-CARRASCO, R. (1992). Avances en Alimentos y Nutrición Humana. Proyecto de
alimentos enriquecidos. Universidad Nacional Agraria La Molina. Lima. Perú.
REPO-CARRASCO, R. (1992). Cultivos Andinos y Alimentación Infantil. Editorial Didi de Arteta
S.A. Lima. Perú.
REPO-CARRASCO, R. (1998). Introducción a la Ciencia y Tecnología de Cereales y Granos
Andinos. Edi-Agraria. Lima. Perú.
RIVERA, M.; RIVA, M.; VILA, L.; y INFIESTA, F. (1999) Manual de Dietética y Nutrición. AMU
Ediciones, Madrid. España.
RUBIO, D. (2000). Mejora de las Características Reológicas de Mezclas Alimenticias a base
de Cereales, mediante el uso de Harina de Germinado de Quinua. Tesis Ing. Industrias
Alimentarias. Universidad Nacional Agraria La Molina.
TAPIA, M. (1990). Cultivos Andinos Subexplotados y su aporte a la Alimentación. FAO.
VARGAS, L. y SALAS, F. (2000). Caracterización Reológica de Papillas Alimenticias para
niños de corta edad. Facultad de Industrias Alimentarias. Universidad Nacional Agraria
La Molina. Perú.
WAHED, M.; MAHALANABIS, D.; BEGUM, F.; RAHMAN, M. y ISLAM, M. (1994). Energydense Weaning Foods Liquified by Germinated-wheat Amylase: Effects on Viscosity, Osmolarity, Macronutrients, and Bacterial Growth. Food and Nutrition Bulletin. Vol 15.
WORLD HEALTH ORGANIZATION. (1998). Complementary Feeding of Young Children in
Developing Countries: a review of current scientific knowledge.
72
Anales Científicos UNALM
INCREMENTO ESTACIONAL DE BIOMASA EN EL CULTIVO DEL PECANO
[Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
Sady García B.1 , Luis Tomassini V.2 y Luis García F.3
RESUMEN
El pecano es uno de los cultivos más tradicionales en el valle de Ica. Aunque su cultivo
data de menos de un siglo, poco se ha estudiado sobre los incrementos estacionales de biomasa
y requerimientos nutricionales de la especie. Se condujo el presente experimento en un huerto
de pecanos cv Mahan de 18 años de edad ubicado sobre un suelo aluvial del valle de Ica para
determinar el incremento estacional de biomasa en el pecano, así como las diferencias entre
brotes terminales fruteros y no fruteros en este incremento. Se seleccionaron 15 árboles dentro
del área experimental de 5 hectáreas y en ellos se marcaron un brote terminal frutero y otro no
frutero en cada punto cardinal. Los muestreos de biomasa producida se realizaron cada 20
días midiéndose longitudes y pesos fresco y seco de cada órgano del brote terminal.
El tipo de brote terminal no influyó en la longitud, número de hojas, pesos fresco ni
seco del tallo. Los pesos fresco y seco de hojas en terminales no fruteros superaron a los de
terminales fruteros al momento de la cosecha. El peso total (fresco y seco) de terminales
fruteros superó significativamente al de terminales no fruteros, debido principalmente a la
contribución de los frutos.
El incremento en longitud y peso de los frutos muestran un comportamiento sigmoidal
y la tendencia hacia una forma más ovalada. Investigaciones posteriores en un año de alta
producción son recomendables para resultados concluyentes.
ABSTRACT
Pecan is one of the most traditional crops in the Ica valley. Although it has been
cultivated for less than a century, it has been scarcely studied about the seasonal increases of
its biomass and nutritional requirements. The present experiment was conducted in a pecan
1
Profesor Auxiliar, Departamento Académico de Suelos UNALM.
Profesor Principal, Departamento Académico de Suelos UNALM.
3
Ing. Agr. Ex Docente UNICA. Consultor en suelos y nutrición vegetal
2
INCREMENTO ESTACIONAL DE BIOMASA EN EL CULTIVO DEL PECANO
[Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan EN EL VALLE DE ICA
73
field testing 18-year old ‘Mahan’ pecan trees located on an alluvial soil in the Ica valley in order
to measure the seasonal increases on pecan’s biomass as well as the differences between fruit
and fruitless shoots in these increases. Fifteen pecan trees were selected within an experimental area of 5 hectares in the field. Both, a fruit and a fruitless shoots, were marked at each
cardinal point into the tree. The sampling of produced biomass were made each 20 days. The
length and fresh and dry weight for each different organ in the shoot were measured.
The kind of shoot (fruit or fruitless) had no influence in the length, number of leaves
neither in the fresh and dry weigth of stems in the shoots. The fresh and dry weigths of leaves
in fruitless shoots were higher than in fruit shoots at harvest time. The total weigth (fresh and
dry) in fruit shoots was higher than fruitless shoots, mainly due to the contribution of fruits to the
weigth.
Fruit length and weight increases show a typically sigmoidal pattern and the trend to
oval-shaped fruits. Further research in a high production year is recommended for concluding
results.
INTRODUCCIÓN
El pecano [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] es uno de los cultivos más tradicionales en el valle de Ica. Aunque es un frutal caducifolio introducido en una época relativamente
reciente, puesto que las plantaciones más antiguas en Ica se instalaron hace menos de un
siglo, se ha adaptado bastante bien a las condiciones climáticas del valle, donde ha encontrado condiciones ecológicas favorables. Su cultivo se basa aún en técnicas empíricas, por lo que
se requieren mayores conocimientos sobre el comportamiento fenológico del cultivo, su fertilización y nutrición mineral. Actualmente se concede especial énfasis a los análisis foliares
como herramienta de diagnóstico del estado nutricional del huerto; sin embargo, para aplicar
esta técnica en el cultivo del pecano en Ica, existe escasa información acerca de la biomasa
estacional producida por la planta. Es esta escasez de información la que motiva el presente
trabajo experimental de campo con los objetivos de determinar el incremento estacional de
biomasa en el pecano cv Mahan, y determinar las diferencias entre brotes terminales fruteros
y no fruteros, así como de sus órganos respectivos en el incremento estacional.
En un suelo sin restricciones físicas, el árbol de pecano tiene un sistema radicular
profundo que puede alcanzar los 7 metros en planta adulta. Sus ramas laterales pueden alcanzar una longitud de 24 metros y la altura de copa hasta 50 metros (Medina, 1993b). El tallo es
leñoso, de corteza marrón rojiza, que se desprende en escamas. Presenta hojas pinnadas,
con 9 a 19 foliolos lanceolados. El cultivar Mahan se caracteriza por árboles vigorosos de copa
abierta, con follaje color verde claro y hojas de tamaño mediano generalmente con foliolos. Se
le considera un cultivar precoz y con dicogamia protógina. La nuez es grande, oblonga, de
cáscara delgada y termina en punta en sus dos extremidades; su eje longitudinal es 2.8 veces
mayor que su diámetro. La almendra es de coloración castaño oscura. El porcentaje de semilla es de aproximadamente 52% (Medina, 1988).
El pecano es un frutal caducifolio. Durante el invierno deja caer totalmente sus hojas.
Al comienzo de la primavera empieza el nuevo brotamiento. En plantas adultas y en produc-
74
Anales Científicos UNALM
ción, el nuevo brotamiento alcanza poco menos de un metro en el tallo principal y algunos
centímetros en ramas secundarias. En cada axila se presentan hasta cinco yemas (primaria,
secundaria, etc.) de las cuales, dos desarrollan en dos a tres inflorescencias a manera de
espigas con numerosas flores estaminadas, conocidas como amentos. El brote crece
vegetativamente de 5 a 15 cm y forma en el ápice un racimo corto con 5 a 7 flores pistiladas,
con dos ramillas estigmáticas muy carnosas. Las flores pistiladas casi siempre desarrollan
sobre brotes nacidos de una o dos yemas primarias que ocupan la posición más apical sobre
la rama.
En el pecano, los amentos axilares se inician en el verano (para abrirse en la primavera
siguiente), mientras que las flores pistiladas se diferencian terminalmente en los brotes nuevos
que crecen en la primavera. Esta última es una situación más similar a los árboles siempreverdes
que a los caducifolios. En los años de alta producción los brotes son más largos y las hojas
son más grandes, de manera tal que los árboles tienen una apariencia más robusta y sana; lo
opuesto ocurre durante los años de baja producción, de manera tal que los picos y bajas en los
crecimientos vegetativo y reproductivo están sincronizados. La consecuencia es un contenido
bajo y alto de carbohidratos en las raíces en el invierno después de los años de producción alta
y baja, respectivamente (Monselise y Goldschmidt, 1982); las reservas de carbohidratos para
el crecimiento y la floración derivan de la actividad del año previo (Davis y Sparks, 1974). El
pecano requiere de un período relativamente largo desde la plena floración hasta la madurez
(cerca de 160 días), lo cual es nuevamente más similar a los siempreverdes que a los caducifolios.
Debido al largo período de desarrollo del fruto, el tiempo desde la madurez hasta la defoliación
es cerca de 40 días más corto que en otros árboles caducifolios. El tiempo de defoliación es
muy importante y la floración puede ser inhibida por una defoliación temprana.
En la campaña se producen tres ondas de caída de flores y frutos jóvenes. La primera,
próxima al momento de la polinización (Sparks y Madden, 1985) consiste en la caída de flores
femeninas débiles, con pistilos no desarrollados, debida a veces al desarrollo imperfecto de la
flor apical y la vecina (Sparks, 1988). Esto puede estar asociado con una cosecha importante
en el año anterior o a condiciones desfavorables de clima y suelos (Childers, 1982). La segunda caída de pequeños frutos se produce debido a la falta de fecundación de los óvulos por polen
insuficiente en el momento de la polinización. La tercera caída ocurre más tarde, acontece en
particular en plantas muy cargadas con nueces y puede ser causada por el aborto del embrión
(Sparks y Madden, 1985). Las deficiencias de agua o de nutrientes, también pueden tener su
parte de responsabilidad en este fenómeno, así como el ataque de insectos o enfermedades
(Childers, 1982).
Las nueces del pecano son producidas por el desarrollo de flores pistiladas nacidas
terminalmente en racimos sobre madera del presente año, mientras que las flores estaminadas
se producen en espigas o amentos sobre madera del año anterior (Wood y Payne, 1983). En
la nuez del pecano, la fertilización del óvulo no se realiza hasta transcurridas cinco a siete
semanas de la polinización y el embrión no se aprecia hasta después de la novena semana. La
pared dura de la nuez es esencialmente la pared del ovario y la cáscara se forma a partir del
involucro. La semilla o embrión comienza a crecer rápidamente al transcurrir 12 semanas
luego de la polinización y este proceso continúa por seis a ocho semanas más. Este período
de crecimiento rápido recién comienza cuando la pared casi ha llegado a su tamaño completo
INCREMENTO ESTACIONAL DE BIOMASA EN EL CULTIVO DEL PECANO
[Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan EN EL VALLE DE ICA
75
y el tegumento de la semilla ha alcanzado el tamaño y la forma de grano maduro. El endosperma,
que es casi la totalidad de la parte comestible y está dentro de la envoltura de la semilla, está
compuesto por sustancias de reserva (Childers, 1982). El requerimiento de reservas para la
producción de frutos es alto por la naturaleza de la semilla (de alto contenido de lípidos) y por
el carácter tardío de su desarrollo (que se inicia cerca de 40 días antes de la madurez y 80 días
antes de la caída usual de hojas). Durante el corto período de desarrollo de la semilla, un fruto
gana cerca de las dos terceras partes del peso seco total obtenido desde la plena floración
hasta la madurez (Monselise y Goldschmidt, 1982).
La cáscara puede no llenarse totalmente con la semilla si durante el período de crecimiento activo ocurren deficiencias de nutrientes o de agua, o bien si las hojas resultan ineficaces o se realiza una cosecha muy abundante la campaña anterior (Medina, 1993a).
La raíz el principal órgano para la reserva de carbohidratos (Lockwood y Sparks, 1978b).
Las sustancias formadas durante la fotosíntesis son dirigidas mayormente hacia los tejidos en
formación, tales como hojas, brotes, e inflorescencias estaminadas y pistiladas. La traslocación
de sustancias de reserva es principalmente acropétala; tiene una rápida tasa durante el inicio
de la campaña y se hace progresivamente más lenta conforme ésta avanza. Los primeros
órganos en formarse reciben la mayor cantidad de sustancias reservadas durante la campaña
anterior, en tanto que los últimos tejidos reciben sustancias principalmente a partir de la fotosíntesis de la campaña en curso (Lockwood y Sparks, 1978a).
MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo experimental se realizó durante la campaña 1995-1996 en el huerto de
producción de pecanos del fundo “San Jorge” de la empresa PROAGRO S.A. (Cachiche, Ica).
El suelo corresponde a un depósito aluvial reciente (Typic Ustifluvents) de la Consociación Ica;
franco arenoso, profundo, bien drenado; ubicado en la planicie aluvial del valle. Como material
vegetal se emplearon plantas de pecano cv Mahan injertadas sobre el porta-injerto ‘Burkett’, de
18 años de edad, en sistema de tresbolillo de 18 m. La dosis de fertilización empleada fue de
280-185-190-70 (MgO) complementada con 4 Kg de zinc y 4 Kg de cobre, estos últimos en
forma de sulfatos. El huerto fue regado por gravedad con agua subterránea ligeramente salina,
calculándose el consumo de agua en 22000 m3/Ha/año y la eficiencia de riego en 50%.
Se delimitó un área de muestreo de aproximadamente 5 hectáreas, de plantas de
tamaño homogéneo, seleccionándose 15 de ellas, de similares desarrollo y diámetro de tronco. En cada planta se marcó un terminal frutero y otro no frutero en los 4 puntos cardinales
luego del brotamiento. Cada 20 días se cortaron 5 terminales fruteros y 5 no fruteros a partir del
punto de inicio del brotamiento. Los muestreos se realizaron periódicamente hasta la formación final de la cosecha. En cada muestreo se determinaron los siguientes parámetros:
1. Longitud del brote terminal: esta medición fue hecha desde la inserción del brote
en la rama (punto de inicio del brotamiento) hasta el ápice de la hoja más extrema
extendida.
2. Longitud del tallo del terminal: medición hecha luego de haber extraído las hojas
del terminal.
Anales Científicos UNALM
76
3. Número de hojas presentes por terminal: se separaron y contaron las hojas compuestas presentes.
4. Peso fresco de hojas, tallo terminal e inflorescencias masculinas: en los terminales se pesaron separadamente las hojas formadas, el tallo principal del terminal y
las inflorescencias masculinas (amentos).
5. Peso seco de hojas, tallo terminal e inflorescencias masculinas: las porciones
de biomasa obtenidas anteriormente, se pesaron luego de secarse a una estufa, a 70
ºC, y hasta peso constante.
6. Número de frutos por terminal: en cada terminal frutero, se separaron y contaron
los frutos formados a partir del cuajado.
7. Longitud y diámetro de frutos: estas mediciones se hicieron y anotaron en cada
fruto obtenido de los terminales fruteros, obteniéndose el promedio para cada terminal.
Se calculó la relación longitud/diámetro de los frutos, índice de la variación morfológica
de los mismos, de acuerdo a la metodología seguida por Hu y Sparks (1990).
8. Peso fresco de frutos: se registró el peso de cada fruto obtenido de los terminales
fruteros y se obtuvo el promedio por terminal.
9. Peso seco de frutos: los frutos anteriores fueron llevados a una estufa a 70 ºC hasta
peso constante, se anotaron estos pesos obteniéndose el peso promedio por terminal.
10. Rendimiento total: fue evaluado en el momento de la cosecha a partir de la producción
obtenida en el área seleccionada para los muestreos, determinándose asimismo el
porcentaje en peso de las partes del fruto (pericarpio y semilla) al ocurrir la dehiscencia.
Los datos obtenidos en la determinación de los parámetros anteriores, fueron procesados para obtener promedios y variancias muestrales en cada momento de muestreo. En
cada caso se comprobó la homogeneidad de variancias poblacionales entre los terminales
fruteros y no fruteros mediante una prueba F de Fisher, y se compararon las medias utilizando
la prueba de comparación T de Student según las variancias hayan probado ser homogéneas
o no. Los promedios de muestreo para parámetros biométricos fueron representados en curvas
para una mejor observación de la evolución de sus valores.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los brotes terminales, tanto fruteros como no fruteros, mostraron un comportamiento
muy similar en su crecimiento, no existiendo diferencias significativas entre ambos tipos de
rama durante los muestreos. La longitud de los terminales se incrementa rápidamente hasta
los 40 días después del brotamiento (ddb), momento en el cual se aprecia una disminución en
la velocidad de crecimiento. Los terminales fruteros alcanzaron una longitud máxima de 54.2
cm a los 60 ddb, en tanto que los terminales no fruteros alcanzan el máximo de 55.2 cm a los
100 ddb. Luego que la máxima longitud es alcanzada, ésta permanece aproximadamente
constante por el resto del período vegetativo, disminuyendo ligeramente en ambos terminales
(Fig. Nº 1). Esta reducción de tamaño puede atribuirse a la menor homogeneidad del material
vegetal marcado hacia el final de la campaña.
INCREMENTO ESTACIONAL DE BIOMASA EN EL CULTIVO DEL PECANO
[Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan EN EL VALLE DE ICA
60
50
Longitud (cm)
40
30
Terminales fruteros
Terminales no fruteros
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig Nº 1: LONGITUD DE BROTES TERMINALES FRUTEROS Y NO FRUTEROS
20
Longitud (cm)
16
12
Terminales fruteros
Terminales no fruteros
8
4
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig Nº 2: LONGITUD DEL TALLO EN TERMINALES FRUTEROS Y NO FRUTEROS
77
78
Anales Científicos UNALM
La longitud de los tallos en ambos brotes terminales no mostró diferencias
estadísticamente significativas para ningún momento de muestreo. Los tallos de ambos terminales tuvieron un rápido crecimiento durante los primeros 20 ddb. Las máximas longitudes de
los tallos en terminales fruteros y no fruteros (17.5 cm y 17.2 cm respectivamente), se alcanzaron a los 60 y 100 ddb, lo que coincide con las máximas longitudes alcanzadas por los terminales (Fig. Nº 2). Ambas longitudes parecen ser independientes de la presencia de frutos.
El número de hojas por brote terminal también fue estadísticamente similar para ambos tipos de rama. La expansión del mayor número de hojas en cada terminal ocurrió en los
primeros 20 ddb, incrementándose en los días siguientes y alcanzándose un valor máximo de
11.0 hojas en terminales fruteros y 12.2 hojas en terminales no fruteros hacia los 80 y 160 ddb
respectivamente. Ese promedio en terminales no fruteros disminuyó hasta el momento de la
cosecha. El número de hojas en terminales fruteros disminuyó a partir de los 140 ddb,
alcanzándose un promedio mínimo de 6.2 hojas por terminal hacia el momento de cosecha
(Fig. Nº 3).
El peso fresco de las hojas en ambos terminales se incrementó siguiendo una curva
sigmoidal, rápidamente en los primeros 40 ddb y luego más lentamente hasta aproximadamente
120 y 100 ddb en terminales fruteros y no fruteros respectivamente. Los pesos frescos máximos
alcanzados fueron 50.2 g en terminales fruteros y 64.5 g en terminales no fruteros. Luego de los
120 ddb se observó una disminución del peso seco de hojas en ambos terminales, alcanzándose
valores de 21.3 g en terminales fruteros y 38.5 g en terminales no fruteros (Fig. Nº 4). Los
terminales no fruteros mostraron un mayor peso fresco de hojas durante toda esta etapa, sin
embargo tal diferencia sólo fue significativa en el último momento de muestreo (220 ddb).
El peso fresco de los tallos en ambos tipos de terminal no mostró diferencias significativas durante la campaña de crecimiento en ningún momento de muestreo. Los tallos tuvieron una ganancia progresiva de peso durante el inicio del período vegetativo, alcanzando un
peso máximo de 6.4 g en terminales fruteros y 7.1 g en terminales no fruteros a los 120 y 100
ddb, respectivamente. Luego de alcanzado el máximo peso se pudo apreciar una disminución
en ambos tipos de terminales, la cual fue continua hasta el momento de la cosecha, cuando
los pesos frescos por tallo fueron de 4.1 g y 4.6 g para terminales fruteros y no fruteros
respectivamente (Fig. Nº 5).
Las inflorescencias masculinas o amentos se apreciaron como espigas simples o
grupos de 2 a 3 espigas de flores masculinas. Cabe señalar que su presencia fue efímera,
apreciándose sólo durante el primer muestreo realizado 20 ddb; luego de este período, las
inflorescencias masculinas se marchitaron y desprendieron del terminal. Los terminales fruteros no presentaron inflorescencias masculinas.
Las inflorescencias femeninas pudieron apreciarse en los terminales fruteros desde el
primer muestreo (20 ddb), pero debido a su bajo peso no pudieron ser registradas. La totalidad
de los frutos formados, fue apreciable en el segundo muestreo (40 ddb) con un promedio
máximo de 3.8 frutos por terminal, el cual se mantuvo aproximadamente constante durante el
período vegetativo, disminuyendo ligeramente a 3.2 frutos por terminal al momento de cosecha. No se apreció una disminución drástica del número de frutos, lo cual indica que de haber
ocurrido una caída de flores, ésta ocurrió antes de los 40 ddb (Sparks y Madden, 1985). El
INCREMENTO ESTACIONAL DE BIOMASA EN EL CULTIVO DEL PECANO
[Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan EN EL VALLE DE ICA
79
14
12
8
Terminales fruteros
Terminales fruteros
6
4
2
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig Nº 3: NÚMERO DE HOJAS POR BROTE TERMINAL
70
60
50
Peso (g)
Número de hojas
10
40
P. fresco term. fruteros
P. seco term. fruteros
P. fresco term. no fruteros
P. seco term. no fruteros
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig Nº 4: PESOS FRESCO Y SECO DE HOJAS EN TERMINALES FRUTEROS Y NO FRUTEROS
80
Anales Científicos UNALM
bajo número de frutos por terminal puede deberse a que el año correspondió a un ciclo de baja
producción.
El crecimiento de los frutos mostró un comportamiento exponencial. El fruto ganó
peso lentamente hasta los 80 ddb y posteriormente lo incrementó aceleradamente. Los frutos
alcanzaron un peso fresco máximo de 145.4 g por terminal aproximadamente 180 ddb. El peso
fresco disminuyó posteriormente, alcanzando un promedio de 107 g por terminal al momento
de cosecha.
Tanto la longitud como el diámetro de los frutos mostraron un crecimiento sigmoidal.
Ambos parámetros tuvieron un crecimiento acelerado hasta los 120 ddb y luego más lento hasta
el final de la campaña. Al momento de la cosecha los frutos alcanzaron una longitud máxima de
7.4 cm, y un diámetro máximo de 3.8 cm, incluyendo el invólucro, la cáscara y la semilla.
Los pesos frescos totales de terminales fruteros y no fruteros se mantuvieron similares
durante los primeros 100 ddb. El peso fresco de terminales fruteros superó significativamente al de
los terminales no fruteros a partir de los 120 ddb, momento en el cual la ganancia de peso por parte
del fruto incrementa el peso total del terminal. Posteriormente, los terminales fruteros muestran un
incremento muy marcado en el peso fresco hasta los 200 ddb, en tanto que los terminales no
fruteros disminuyen su peso fresco progresivamente hasta el final de la campaña (Fig. Nº 6).
El peso seco de las hojas siguió la misma tendencia que el peso fresco, pero con un
incremento inicial más lento hasta los 80 ddb. Pesos secos máximos de 24.7 g en terminales
fruteros y 29.6 g en terminales no fruteros fueron alcanzados 120 y 100 ddb, respectivamente.
El peso seco de hojas mostró una tendencia a la disminución luego del máximo alcanzado.
Esta disminución fue más rápida en los terminales fruteros que en los no fruteros, alcanzando
un mínimo de 10.5 g y 18.6 g en terminales fruteros y no fruteros respectivamente, al momento
de cosecha (Fig. Nº 4).
El peso seco de los tallos no mostró diferencias significativas entre ambos tipos de
rama. Los tallos de brotes terminales tuvieron una ganancia progresiva de peso seco conforme
transcurrió el período vegetativo, alcanzando un peso máximo de 3.2 g en terminales fruteros y
3.7 g en terminales no fruteros a los 100 ddb. Luego de alcanzado el máximo peso, se pudo
apreciar una disminución en el mismo en ambos terminales hasta el momento de cosecha,
cuando los pesos secos por tallo fueron de 2.1 g y 2.5 g para terminales fruteros y no fruteros
respectivamente (Fig. Nº 5).
El incremento de peso seco de los frutos muestra un comportamiento muy similar al
del peso fresco. Los frutos son notables a partir de los 40 ddb, el fruto posteriormente gana
peso lentamente hasta los 80 ddb para luego incrementar su peso aceleradamente. Los terminales fruteros alcanzaron un peso máximo de 51.9 g de frutos aproximadamente 200 ddb.
Hacia el momento de cosecha, el peso seco disminuye hasta un promedio de 40.1 g de frutos
por terminal.
El peso seco total en terminales fruteros y no fruteros fue similar durante los primeros
100 ddb, diferenciándose aproximadamente a partir de los 120 ddb por el incremento de materia seca por los terminales fruteros. Sin embargo, tal diferencia sólo arrojó diferencias significa-
INCREMENTO ESTACIONAL DE BIOMASA EN EL CULTIVO DEL PECANO
[Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan EN EL VALLE DE ICA
8
7
6
Peso (g)
5
4
P. fresco term. fruteros
P. seco term. fruteros
P. fresco term. no fruteros
P. seco term. no fruteros
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig Nº 5: PESOS FRESCO Y SECO DE TALLOS EN TERMINALES FRUTEROS Y NO FRUTEROS
200
180
160
140
Peso (g)
120
P. fresco term. fruteros
P. seco term. fruteros
P. fresco term. no fruteros
P. seco term. no fruteros
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig Nº 6: PESOS FRESCO Y SECO TOTALES DE TERMINALES FRUTEROS Y NO FRUTEROS
81
Anales Científicos UNALM
82
tivas a partir de los 160 ddb, lo que parece indicar que la primera etapa de incremento de peso
de los frutos corresponde a ganancia de agua. Posteriormente los terminales fruteros
incrementaron su materia seca hasta los 200 ddb, pero en menor grado que el incremento de
peso fresco, y finalmente se apreció una disminución en el peso total, lo cual puede corresponder a la pérdida de materia seca por parte de las hojas. Los terminales no fruteros a partir de
los 120 ddb también presentaron una disminución continua hasta la cosecha, de manera similar a la que se observó en el peso fresco (Fig. Nº 6). Esto puede relacionarse con la traslocación
de compuestos carbonados hacia frutos y órganos de reserva. La contribución del peso de los
frutos es determinante en las diferencias mostradas.
El rendimiento del campo experimental durante la campaña fue de 1768.8 Kg.Ha-1, lo
que equivale a 52.8 Kg.planta-1. Estos datos manifiestan la ocurrencia de un año de baja
producción, puesto que en huertos de 18 años de edad es posible alcanzar rendimientos de
hasta 3000 Kg.Ha-1. Las nueces presentaron un porcentaje de semilla de 60.5%, lo que indica
un adecuado llenado de nueces y bajo porcentaje de frutos vanos.
CONCLUSIONES
•
La longitud de los brotes terminales, la longitud de los tallos en terminales, el número de
hojas por brote terminal y los pesos fresco y seco del tallo parece ser parámetros independientes de la presencia de frutos en el terminal.
•
El número de hojas por brote terminal es un parámetro definido a partir de la formación de yemas,
lo cual puede apreciarse en el breve tiempo que tardan en desarrollarse la mayoría de hojas.
•
La disminución del número de hojas por terminal hacia el final de la campaña puede deberse a la caída de hojas posterior a la traslocación de fotosintatos hacia los frutos, con la
consecuente senescencia del follaje.
•
Los pesos fresco y seco de hojas de terminales no fruteros superaron estadísticamente a
los de terminales fruteros sólo en el momento de la cosecha, en el cual la caída de hojas
redujeron dichos parámetros. La mayor disminución en la materia seca de hojas de terminales fruteros parece indicar que éstas contribuyen en mayor porcentaje a la ganancia de
peso de los frutos.
•
Las diferencias de peso total (fresco y seco) entre terminales fruteros y no fruteros pueden
ser atribuidas a la contribución de los frutos, que representan hasta el 80% del peso en
terminales fruteros, en tanto que en terminales no fruteros, aproximadamente el 90% del
peso corresponde a las hojas.
•
La longitud, diámetro, peso fresco y peso seco de los frutos, siguen curvas característicamente sigmoidales, acelerándose en la etapa del llenado de semillas, las que representan
la mayor parte del fruto. La relación longitud/diámetro de los frutos parece indicar la tendencia hacia frutos más ovalados hacia la cosecha.
•
Los resultados obtenidos en el presente experimento corresponden a una campaña de
producción baja. Posteriores investigaciones son necesarias para comparar los presentes
resultados en una campaña de alta producción y verificar si son similares.
83
BIBLIOGRAFÍA
CHILDERS, N. F. (1982). Fruticultura Moderna. Tomo II. Editorial UTEHA. E.E.U.U.
DAVIS, J. T. and D. SPARKS (1974). Assimilation and translocation patterns of carbon-14 in
the shoot of fruiting pecan trees, Carya illinoensis, Koch. J. Amer. Soc. Hort. Sci.
99(5): 468-480.
LOCKWOOD, D. W. and D. SPARKS. (1978)a. Translocation of 14C in ‘Stuart’ pecan in the
spring following assimilation of 14CO2 during the previous growing season. J. Amer.
Soc. Hort. Sci. Vol. 103(1): 38-45. Enero.
LOCKWOOD, D. W. and D. SPARKS. (1978)b. Translocation of 14C from tops and roots of
pecan in the spring following assimilation of 14CO2 during the previous growing
season. J. Amer. Soc. Hort. Sci. Vol. 103(1): 45-49. Enero.
MEDINA P, J. P. (1988). Evaluación preliminar de un nuevo cultivar de pecano (Carya illinoensis
Wang, Koch.) seleccionado en Ica. Resumen en: Actas de la Reunión de la
Sociedad Peruana de Horticultura, Lima, Perú.
MEDINA P, J. P. (1993)a. Cultivo del Pecano. Agraria Vol. 2(4): 28-30. Junio. Ed. Organización
Nacional Agraria. Lima, Perú.
MEDINA P, J. P. (1993)b. El Cultivo del Pecano. Revista del Agro Vol. 2(29): 7-9. Noviembre.
Ed. Fundación para el desarrollo del Agro. Lima, Perú.
MONSELISE, S. P. and E. E. GOLDSCHMIDT (1982). Alternate bearing in fruit trees. Horticultural Reviews. Jules Janick ed. Vol. 4. 128-173.
SPARKS, D. (1988). Effect of shoot vigor on pistillate flower production and abortion in ‘Stuart’
pecan. HortScience Vol. 23(3): 570-571. Junio.
SPARKS, D. and G. D. MADDEN (1985). Pistillate flower and fruit abortion in pecan as a
function of cultivar, time and pollination. J. Amer Soc. Hort. Sci. 110: 219-223.
WOOD, B. W. and J. A. PAYNE (1983). Flowering potential of pecan. HortScience Vol. 18(3):
326-328. Junio.
84
Anales Científicos UNALM
CURVAS DE CONCENTRACIÓN DE MACRONUTRIENTES EN RAMAS FRUTERAS
Y NO FRUTERAS DEL PECANO [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
Sady García B.1 , Luis Tomassini V.2 y Luis García F.3
RESUMEN
El pecano es uno de los cultivos más tradicionales en el valle de Ica. Aunque su cultivo
data de menos de un siglo, poco se ha estudiado sobre los incrementos estacionales de biomasa
y requerimientos nutricionales de la especie. Se condujo el presente experimento en un huerto
de pecanos cv Mahan de 18 años de edad ubicado sobre un suelo aluvial del valle de Ica para
determinar la variación estacional de macronutrientes en hojas de pecano así como las diferencias
entre brotes terminales fruteros y no fruteros en tales concentraciones. Se seleccionaron 15
árboles dentro del área experimental de 5 hectáreas y en ellos se marcaron un brote terminal
frutero y otro no frutero en cada punto cardinal para una investigación previa. Para la determinación
de la concentración de nutrientes se tomaron cada 20 días muestras de hojas completas de
brotes terminales fruteros y no fruteros no marcados en los mismos árboles en cada momento
del muestreo de biomasa. La concentración de nutrientes en los tres componentes del fruto:
(involucro, cáscara y semilla) fue asimismo determinada para estimar la extracción anual por la
cosecha.
De los elementos analizados, el nitrógeno fue el único que mostró diferencias de
concentración foliar entre terminales fruteros y no fruteros. El nitrógeno en terminales no fruteros
superó al de terminales fruteros al final de la campaña. Los elementos nitrógeno y fósforo
disminuyeron su concentración foliar conforme avanzó la campaña; el potasio y el calcio la
incrementaron, en tanto que el magnesio y azufre mantuvieron concentraciones
aproximadamente similares durante todo el período vegetativo.
La cantidad de nutrientes extraída por la cosecha fue baja comparada con otros frutales;
sin embargo, dado que el experimento se realizó en un año de baja producción, tal cantidad
puede ser inferior a la normalmente requerida. Posteriores investigaciones son necesarias para
afirmarlo.
1
Profesor Auxiliar, Departamento Académico de Suelos UNALM.
2
Profesor Principal, Departamento Académico de Suelos UNALM.
Ing. Agrónomo UNICA. Consultor en suelos y nutrición vegetal.
3
CURVAS DE CONCENTRACIÓN DE MACRONUTRIENTES EN RAMAS FRUTERAS
Y NO FRUTERAS DEL PECANO [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
85
ABSTRACT
Pecan is one of the most traditional crops in the Ica valley. Although it has been
cultivated for less than a century, it has been scarcely studied about the seasonal increases
of its biomass and nutritional requirements. The present experiment was conducted in a
pecan field testing 18-year old ‘Mahan’ pecan trees located on an alluvial soil in the Ica valley
in order to measure the seasonal variation in concentration of macronutrients in pecan leaves,
as well as differences between fruit and fruitless shoots in such concentrations. Fifteen pecan trees were selected within an experimental area of 5 hectares in the field. Both, a fruit
and a fruitless shoots, were marked at each cardinal point into the tree for a previous research. Samples of complete leaves from non marked fruit and fruitless shoots from the
same trees were collected each 20 days at each time of biomass sampling for the determination of nutrient concentration. The concentration of nutrients in the fruit components: (shuck,
shell and kernel) was also measured for estimating the total uptake for the crop.
Within the analyzed elements, nitrogen was the only one that showed differences in
leaf concentration between fruit and fruitless shoots. Nitrogen in leaves from fruitless shoots
had a higher concentration than in fruit shoots by the end of the growing season. The elements nitrogen and phosphorus progressively decreased in leaf concentration as the season
continued. Potassium and calcium increased their concentrations, while magnesium and
sulphur approximately maintained the same concentration during the whole vegetative stage.
The amount of nutrients taken up by the crop was relatively low as compared with other
fruit crops, nevertheless, as the present trial was conducted in a low production year, this
amount may be lower than that normally required. Further research is necessary to confirm this
statement.
INTRODUCCIÓN
El pecano [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] es uno de los cultivos más
tradicionales en el valle de Ica. Aunque es un frutal caducifolio introducido en una época
relativamente reciente, puesto que las plantaciones más antiguas en Ica se instalaron hace
menos de un siglo, se ha adaptado bastante bien a las condiciones climáticas del valle,
donde ha encontrado condiciones ecológicas favorables. Su cultivo se basa aún en técnicas
empíricas, por lo que se requieren mayores conocimientos sobre el comportamiento fenológico
del cultivo, su fertilización y nutrición mineral. Actualmente se concede especial énfasis a
los análisis foliares como herramienta de diagnóstico capaz de determinar en que punto del
balance se encuentra el estado nutricional del huerto; sin embargo, para aplicar esta técnica
en el cultivo del pecano en Ica, existe escasa información acerca de la biomasa estacional
producida por la planta. Es esta necesidad de información local la que motivó el presente
trabajo de investigación en campo con los objetivos de determinar la variación estacional en
la concentración de nutrientes mayores en hojas de pecano cv Mahan, determinar diferencias
entre brotes terminales fruteros y no fruteros en tales concentraciones y determinar la
extracción de macronutrientes por la cosecha.
Las concentraciones foliares de elementos esenciales de acuerdo a las normas de diagnóstico DRIS para árboles de pecano con rendimientos mayores o iguales a 58 Kg/árbol, y las
Anales Científicos UNALM
86
propuestas por diversos autores se resumen en el Cuadro Nº 1. Cabe señalar sin embargo,
que la metodología seguida por los autores para el muestreo foliar difiere de la frecuentemente empleada en nuestro medio, puesto que las muestras foliares consistieron de pares de
foliolos medios de hojas intermedias de brotes expuestos (fuera de la copa del árbol), sin
importar si estos fueran fruteros o no; y a una altura aproximada de 6 a 8 metros sobre el
suelo (Worley, 1974).
Sparks (1975), en un ensayo empleando plantas de pecano ‘Farley’ de 9 años de edad
comparó los contenidos foliares de nutrientes en dos años diferentes, tomando las muestras
en la misma época; encontró que las concentraciones de nitrógeno, magnesio, boro, aluminio
y molibdeno difirieron con los años.
Cuadro N° 1:
Concentración de macro y micronutrientes en el follaje del pecano
Concentración
Nutriente
DRIS
Alabama
Nuevo México
Perú
N (g.Kg-1)
27.2
20 - 29
25 - 30
20 - 25
P
"
1.40
2-3
1.2 - 1.9
1.0 - 1.6
K
"
10.2
16.7 - 23.5
9 - 12
5 - 10
Ca
"
14.5
12.5 - 17.5
9 - 18
15 - 25
Mg
"
3.82
4.1 - 5.9
3-6
4-7
S
"
---
1.8 - 2.6
1.0 - 1.5
1.5 - 4
Fe (mg.Kg-1)
89.4
166 - 234
50 - 250
60 - 250
Mn
"
324
208 - 293
100 - 600
300 - 600
Zn
"
126
62 - 88
50 - 100
15 - 20
Cu
"
9.69
15 - 21
8 - 30
20 - 28
Mo
"
6.30
0.4 - 0.6
----
---
B
"
40.1
50 - 70
50 - 200
150 - 300
Al
"
1380
----
---
---
Cl (g.Kg-1)
---
3.3 - 4.7
---
0.2 - 0.5
Na
---
1.2 - 1.8
---
0.1 - 0.5
"
Fuentes:
Beverly y Worley (1992), Hagler et al (1980), Herrera (1998) y Cruzado (1977); respectivamente
CURVAS DE CONCENTRACIÓN DE MACRONUTRIENTES EN RAMAS FRUTERAS
Y NO FRUTERAS DEL PECANO [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
87
La época de muestreo parece ser crítica para el método empleado. La concentración
de nutrientes de un foliolo dado cambia conforme avanza la temporada o el foliolo crece. En
condiciones del hemisferio norte, el nitrógeno es usualmente alto a inicios de la campaña,
luego ocurre una tendencia a la disminución a partir de los 60 días del brotamiento (ddb), con
una caída muy aguda hacia los 120 ddb. La concentración de fósforo es inicialmente alta y
disminuye durante toda la campaña. En el zinc y el manganeso foliares también se han notado
cambios drásticos durante la temporada, incrementándose agudamente entre los 80 y 120 ddb
(Herrera, 1998).
La concentración foliar de nitrógeno por lo general es directamente proporcional a la
dosis aplicada (Smith et al, 1985; Worley, 1990). Las aplicaciones de fertilizantes fosfatados
han incrementado el P foliar, pero este último se ha correlacionado positiva, negativamente e
incluso no ha correlacionado con el rendimiento en distintas investigaciones. La influencia de
la aplicación de potasio en su contenido foliar y en el rendimiento también ha sido errática. El
calcio foliar en plantas no fertilizadas se ha reportado inferior a las fertilizadas, no afectado por
el tratamiento del cultivo, ni correlacionado con el rendimiento. Las aplicaciones de magnesio
han afectado el contenido de magnesio foliar, pero 3.4 mg.g-1 en las hojas parece ser suficiente. El Mg foliar se redujo cuando se incrementó la aplicación de K, pero no correlacionó con el
rendimiento por encima del rango de 4.6 – 6.3 mg.g-1 (Worley, 1974; 1994).
La extracción correspondiente al follaje es alta, comparada con la extracción de los
frutos, incluyendo al involucro, la cáscara y la semilla; sin embargo, al ser un caducifolio, el
pecano retorna al suelo gran parte de los nutrientes extraídos. Si se le compara con otros
frutales, la extracción de nutrientes por las nueces del pecano es baja. Cerca del 70% del
contenido total de elementos del fruto, retorna al suelo a través de los involucros o vainas. A
pesar de su alto porcentaje de retorno, frecuentemente ocurren deficiencias de nitrógeno, potasio,
magnesio y zinc en huertos de pecano. Incluso se han observado síntomas de una nutrición
inadecuada en huertos abandonados y no cosechados. Esto sugiere que la cantidad de nutrientes
extraída por la cosecha no es un buen indicador de la dosis de fertilizante a aplicar, ni permite
inferir necesariamente que el requerimiento de nutrientes por el pecano es bajo (Sparks, 1975).
El diagnóstico moderno de los problemas nutricionales utiliza el análisis del suelo y el
análisis foliar (Instituto de la potasa y el fósforo, 1993); sin embargo las relaciones entre los
contenidos foliares con los niveles de aplicación de fertilizantes, los niveles hallados en los
análisis de suelos, el rendimiento y el crecimiento, son complejas bajo condiciones de campo.
Mayor investigación es siempre requerida para esclarecer tales relaciones.
MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo se realizó en el huerto de producción de pecanos del fundo “San Jorge” de la
empresa PROAGRO S.A. (Cachiche, Ica). El suelo corresponde a un depósito aluvial reciente
(Typic Ustifluvents) de la Consociación Ica, franco arenoso, profundo, bien drenado ubicado en
la planicie aluvial del valle. Se emplearon plantas de pecano cv Mahan injertadas sobre el portainjerto ‘Burkett’, de 18 años de edad, en sistema de tresbolillo de 18 m. La dosis de fertilización
empleada fue de 280-185-190-70(MgO) complementada con 4 Kg de zinc y 4 Kg de cobre,
estos últimos en forma de sulfatos.
Anales Científicos UNALM
88
Se delimitó un área de muestreo de aproximadamente 5 hectáreas, de plantas de
tamaño homogéneo, seleccionándose 15 de ellas, de similares desarrollo y diámetro de tronco.
En cada planta se marcó un terminal frutero y otro no frutero en los 4 puntos cardinales luego del
brotamiento para la determinación de parámetros biométricos. En las mismas 15 plantas se
hicieron muestreos foliares en terminales fruteros y no fruteros cada 20 días sin considerar los
terminales marcados. Se tomaron hojas del tercio medio del brote, generalmente entre la cuarta
y sexta hoja a partir del ápice del terminal. Con estas hojas se formaron dos muestras compuestas de hojas de terminales fruteros y no fruteros. Las muestras fueron divididas en tres porciones
para el análisis químico. Las hojas colectadas fueron lavadas con agua corriente y enjuagadas
con solución de HCl al 1% y con agua destilada siguiendo la metodología recomendada por
Smith y Storey (1976); posteriormente fueron secadas a estufa a 70ºC, molidas y sometidas a
análisis químico de acuerdo a los procedimientos empleados por el Laboratorio de Análisis de
Suelos, Aguas, Plantas y Fertilizantes de la UNALM, para la determinación del contenido de
los elementos mayores: nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre.
Luego de la determinación del rendimiento total, que fue evaluado en el momento de la
cosecha a partir de la producción obtenida en el área seleccionada para los demás muestreos,
se determinó el contenido de elementos esenciales en los frutos (pericarpio y semilla) al ocurrir
la dehiscencia, utilizándose los mismos métodos analíticos.
Los datos obtenidos en la determinación de la concentración de nutrientes, fueron procesados para obtener promedios y variancias muestrales en cada momento de muestreo. En
cada caso se comprobó la homogeneidad de variancias poblacionales entre los terminales fruteros y no fruteros mediante una prueba F de Fisher, y se compararon las medias utilizando la
prueba de comparación T de Student según las variancias hayan probado ser homogéneas o no.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1.
Concentración de nutrientes:
La concentración de nitrógeno en el follaje de terminales fruteros y no fruteros fue
estadísticamente similar durante la mayor parte del período vegetativo, mostrando diferencias significativas a los 40 ddb y entre los 160 a 200 ddb. El contenido de nitrógeno tanto en
ramas fruteras como no fruteras mostró una disminución progresiva conforme avanzó la temporada de crecimiento. Los valores más altos en ambos tipos de ramas se encontraron al
inicio del brotamiento, donde la concentración foliar alcanzó 25.4 mg.g-1 y 27.1 mg.g-1 en
ramas fruteras y no fruteras respectivamente. Luego de este máximo, la concentración disminuyó en cada determinación hasta los 140 ddb, de manera similar en ambos tipos de
terminal. Durante los siguientes 80 días del período de crecimiento, las ramas fruteras mostraron una disminución más pronunciada que las no fruteras, diferenciándose significativamente
(Fig. Nº 1).
Las concentraciones foliares de nitrógeno encontradas en los terminales fruteros
y no fruteros fueron similares a los encontrados por varios autores (Cuadro Nº 1) hasta
los 140 ddb; la disminución posterior ubicó las concentraciones en el rango de deficiencia, lo que indica una migración del nitrógeno desde las hojas hacia otros órganos de la
planta.
CURVAS DE CONCENTRACIÓN DE MACRONUTRIENTES EN RAMAS FRUTERAS
Y NO FRUTERAS DEL PECANO [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
89
32,5
30,0
27,5
N (mg.g-1)
25,0
Term. fruteros
Term. no fruteros
22,5
20,0
17,5
15,0
12,5
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig. Nº 1: CONCENTRACIÓN FOLIAR DE NITRÓGENO EN TERMINALES FRUTEROS Y NO
FRUTEROS
2,50
2,00
P (mg.g-1)
1,50
Term. fruteros
Term. no fruteros
1,00
0,50
0,00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig. Nº 2: CONCENTRACIÓN FOLIAR DE FÓSFORO EN TERMINALES FRUTEROS Y NO
FRUTEROS
90
Anales Científicos UNALM
Las concentraciones de fósforo en hojas de terminales fruteros y no fruteros fueron
estadísticamente similares para todos los momentos de muestreo excepto a los 200 ddb y
mostraron una tendencia a la disminución progresiva durante la mayor parte de la campaña,
aun cuando los valores fueron más uniformes que para el caso del nitrógeno. El fósforo
disminuyó desde una concentración de 1.6 mg.g-1 hasta 0.8 mg.g-1 en terminales fruteros, y
desde 1.7 mg.g-1 hasta 0.9 mg.g-1 en los no fruteros. No se apreciaron diferencias entre la
disminución de la concentración de fósforo para ambos tipos de rama. La diferencia encontrada a los 200 ddb: 0.8 mg.g-1 en ramas fruteras contra 1.2 mg.g-1 en no fruteras, puede ser
originada por un efecto de concentración como resultado de la pérdida de carbohidratos por
las hojas (Fig. Nº 2). La concentración foliar en terminales fruteros fue próxima al límite de
0.8 mg.g-1 encontrado para la ocurrencia de síntomas de deficiencia de fósforo (Sparks,
1998), lo que evidencia el movimiento del fósforo hacia otras partes de la planta, como frutos
y tallos.
Los contenidos foliares de potasio en terminales fruteros y no fruteros no mostraron diferencias significativas durante todo el período vegetativo. A diferencia de los
dos nutrientes anteriores, la concentración de potasio en ambos terminales se incrementó
gradualmente conforme avanzó la campaña. Las concentraciones iniciales fueron de
12.3 mg.g -1 y 10.4 mg.g -1 para ramas fruteras y no fruteras respectivamente, y se
incrementaron hasta un máximo de 18.6 mg.g -1 y 17.0 mg.g -1 a los 140 y 180 ddb,
respectivamente. Posteriormente se pareció un descenso en ambas ramas (Fig. Nº 3),
lo cual puede relacionarse con la traslocación del elemento a otros órganos de la planta como los involucros de los frutos. El potasio en ambos tipos de terminales tuvo
concentraciones foliares superiores a los reportados previamente como adecuados (Ver
Cuadro Nº 1), a partir de los 60 días desde el inicio del brotamiento, lo cual puede
indicar que el elemento se encontró en el intervalo nutricional de consumo de lujo.
Al igual que en el caso del potasio, los contenidos foliares de calcio en ambos
tipos de terminal fueron estadísticamente similares durante toda la campaña de crecimiento. La concentración de calcio en ambas ramas se incrementó gradual y continuamente
desde el brotamiento hasta la cosecha. Las hojas de ramas fruteras incrementaron su
concentración desde 12.6 mg.g-1 hasta 20.3 mg.g-1 en este período, en tanto que la concentración en ramas no fruteras varió desde 14.0 mg.g-1 al inicio del brotamiento hasta 22.0
mg.g-1 180 ddb, para luego disminuir hasta 18.4 mg.g-1 al final de la campaña (Fig. Nº 4).
Estos resultados indican que ocurre una ganancia progresiva de calcio en los tejidos foliares
del pecano conforme la rama madura. El calcio foliar en ambos tipos de terminal se ubicó
dentro de los rangos adecuados para el crecimiento óptimo durante casi toda la campaña
de crecimiento. La concentración foliar de calcio en terminales no fruteros se elevó por
encima de estos rangos a los 180 ddb sin observarse desórdenes fisiológicos, lo cual
puede indicar que en el calcio también se presenta el consumo de lujo.
La concentración de magnesio en hojas de ramas fruteras y no fruteras mostró
un comportamiento fluctuante durante la campaña, sin embargo no existieron diferencias estadísticas entre ambas para ningún momento de muestreo. Las concentraciones finales fueron ligeramente inferiores a las iniciales, lo que podría indicar una tendencia a la disminución, sin embargo estos valores disminuyeron y se incrementaron
CURVAS DE CONCENTRACIÓN DE MACRONUTRIENTES EN RAMAS FRUTERAS
Y NO FRUTERAS DEL PECANO [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
91
20,00
17,50
-1
K (mg.g )
15,00
12,50
Term. fruteros
Term. no fruteros
10,00
7,50
5,00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig. Nº 3: CONCENTRACIÓN FOLIAR DE POTASIO EN TERMINALES FRUTEROS Y NO
FRUTEROS
25,00
20,00
Ca (mg.g -1)
15,00
Term. fruteros
Term. no fruteros
10,00
5,00
0,00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig. Nº 4: CONCENTRACIÓN FOLIAR DE CALCIO EN TERMINALES FRUTEROS Y NO
FRUTEROS
Anales Científicos UNALM
92
alternativamente durante los muestreos. El magnesio disminuyó desde 2.8 mg.g-1 y 2.9
mg.g -1 al inicio del brotamiento en terminales fruteros y no fruteros, hasta 1.6 mg.g-1 a los
200 ddb, para luego incrementarse nuevamente hasta 2.6 mg.g-1 y 2.0 mg.g-1 al final de la
campaña, respectivamente (Fig. Nº 5).
El magnesio mostró concentraciones inferiores a las mencionadas como óptimas (ver
Cuadro Nº 1) tanto en hojas de ramas fruteras y no fruteras. Los valores hallados fueron inferiores incluso al límite de 4.0 mg.g-1 considerado como de alto requerimiento de fertilización
(Herrera, 1998); sin embargo, la dosis de magnesio en la fertilización y la no presencia de
síntomas de deficiencia parecen indicar que en condiciones del valle de Ica, la concentración
foliar requerida para un adecuado crecimiento es menor.
La concentración de azufre tampoco arrojó diferencias significativas entre terminales
fruteros y no fruteros durante la campaña de crecimiento. El contenido de azufre en ramas
fruteras se incrementó desde 1.3 mg.g-1 al inicio del brotamiento hasta 1.8 mg.g-1 80 ddb.
Posteriormente la concentración disminuye gradualmente hasta 1.1 mg.g-1 180 ddb, para recuperarse a 1.3 mg.g-1 al final de la campaña. Este último incremento puede deberse a un efecto
de concentración como resultado de la pérdida de carbohidratos por parte del follaje. Las hojas
de ramas no fruteras por su parte, mostraron una tendencia a la disminución desde el brotamiento
(1.6 mg.g-1) hasta el final de la campaña (1.1 mg.g-1), período en el cual las concentraciones
aumentaron y disminuyeron alternativamente (Fig. Nº 6). Dado que los rangos de variación de
la concentración foliar de azufre son estrechos y que no existen diferencias entre ambos tipos
de rama, se puede considerar que la concentración de azufre es constante en el tiempo. La
concentración foliar del azufre en ambos tipos de terminal estuvo dentro del rango de suficiencia (Herrera, 1998), durante todo el período vegetativo.
2.
Extracción de nutrientes por la cosecha:
La magnitud de la extracción de nutrientes por los frutos de pecano para una cosecha
en año de baja producción es menor que en otras especies frutales. La semilla presentó la
mayor extracción de nitrógeno, fósforo, magnesio y azufre (Cuadro Nº 2). La cáscara es pobre
en nutrientes, sin embargo extrajo aproximadamente 5.42 Kg de CaO durante la campaña, lo
cual está en relación con la naturaleza suberificada de la misma. Otros nutrientes son muy
escasamente requeridos por la cáscara. El involucro o pericarpio es muy extractivo en potasio,
acumulando un promedio de 35 mg.g-1 de este elemento en la materia seca, lo cual representa
cerca de 26.01 Kg.Ha-1 de K2O, sin embargo los nutrientes extraídos por el pericarpio son
retornados al suelo durante la cosecha, puesto que estos se secan y se desprenden de las
nueces, descomponiéndose rápidamente en el suelo.
Las concentraciones obtenidas en el presente trabajo para elementos mayores son
aproximadamente la mitad de las obtenidas para trabajos similares en condiciones del hemisferio norte (Sparks, 1975). Para el caso de la cáscara, las concentraciones de nitrógeno,
fósforo, calcio y magnesio fueron inferiores en tanto que las de potasio fueron similares. La
semilla mostró concentraciones inferiores de fósforo, similares de magnesio y superiores de
nitrógeno, potasio y calcio, con respecto al mismo autor.
CURVAS DE CONCENTRACIÓN DE MACRONUTRIENTES EN RAMAS FRUTERAS
Y NO FRUTERAS DEL PECANO [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
93
4,00
3,50
Mg (mg.g -1)
3,00
2,50
Term. fruteros
Term. no fruteros
2,00
1,50
1,00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig. Nº 5: CONCENTRACIÓN FOLIAR DE MAGNESIO EN TERMINALES FRUTEROS Y NO
FRUTEROS
2,50
2,00
S (mg.g-1)
1,50
Term. fruteros
Term. no fruteros
1,00
0,50
0,00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Días después del brotamiento
Fig. Nº 6: CONCENTRACIÓN FOLIAR DE AZUFRE EN TERMINALES FRUTEROS Y NO
FRUTEROS
Anales Científicos UNALM
94
Cuadro Nº 2: Cantidades de nutrientes extraídas y exportadas por la cosecha.
Nutriente
Cantidad exportada
(Kg.Ha-1)
Cantidad extraída (Kg.Ha-1)
Pericarpio
Cáscara
Semilla
Total
N
5.55
1.96
17.97
25.48
19.93
P2O5
1.11
0.17
4.57
5.85
4.74
K 2O
26.01
2.87
6.63
35.51
9.50
C aO
5.01
5.42
1.72
12.15
7.14
MgO
1.02
0.41
1.56
2.99
1.97
SO3
1.42
0.69
1.60
3.71
2.29
CONCLUSIONES
•
Los análisis foliares muestran que el nitrógeno y el fósforo presentan tendencias a disminuir sus concentraciones conforme avanzó la campaña de crecimiento, lo cual evidencia la
traslocación de estos elementos desde las hojas hacia los órganos de reserva como frutos
y tallos.
•
La hojas de terminales fruteros contribuyen en mayor proporción que las de terminales no
fruteros en la reserva de nitrógeno y fósforo.
•
El potasio y el calcio incrementaron sus concentraciones progresivamente. Esto puede
relacionarse con una menor movilidad de los cationes en los tejidos foliares y menor demanda del calcio por los frutos.
•
El magnesio y azufre mantuvieron concentraciones fluctuantes pero aproximadamente
similares durante la campaña de crecimiento sin mostrar tendencia a la disminución o al
incremento, cabe señalar sin embargo, que dado que las concentraciones de estos elementos son menores que en otros elementos estudiados, dichas diferencias son menos
apreciables.
•
La extracción de nutrientes por los frutos de pecano para el año del experimento fue baja,
demandando aproximadamente 20 Kg.Ha-1 de nitrógeno, 4.7 Kg.Ha-1 de P2O5 y 9.5 Kg.Ha1
de K2O para un rendimiento de 1768.8 Kg.Ha-1de nueces.
•
Los resultados obtenidos en el presente experimento corresponden a una campaña de
producción baja, por lo que las concentraciones foliares pueden diferir de aquellas obtenidas en un año de alta producción. Posterior investigación es necesaria a fin de comparar
los presentes resultados en una campaña diferente y verificar que los comportamientos
nutricionales sean similares.
CURVAS DE CONCENTRACIÓN DE MACRONUTRIENTES EN RAMAS FRUTERAS
Y NO FRUTERAS DEL PECANO [Carya illinoensis (Wangenh) C. Koch] cv Mahan
EN EL VALLE DE ICA
95
BIBLIOGRAFÍA
BEVERLY, R. B. and R. E. WORLEY. (1992). Preliminary DRIS diagnosis norms for pecan.
HortScience Vol. 23(3): 271. Marzo.
CRUZADO C, A. (1977). Manual de fertilización para diferentes cultivos en el Perú. Centro
Regional de Investigación Agropecuaria I. Dirección General de Investigación.
Ministerio de Alimentación. Lima, Perú. 267 p.
HAGLER, T. B.; H. J. AMLING; J. W. EVEREST and J. R. McVAY (1980). Pecan production. Alabama Cooperative Extension Service. Circular ANR – 54. Auburn University.
HERRERA, E. (1998). Interpreting leaf analysis and deficiency symptoms of pecans. College
of Agriculture and Home Economics. New Mexico State University. Guide H-617.
http://www.cahe.nmsu.edu/pubs_h/h-617.html.
INSTITUTO DE LA POTASA Y EL FÓSFORO (1993). Diagnóstico del estado nutricional de los
cultivos. INPOFOS. Quito, Ecuador. 55p.
SMITH M. W. and J. B. STOREY (1976). The influence of washing procedures on surface
removal and leaching of certain elements from pecan leaflets. HortScience Vol.
11(1): 50-52. Febrero.
SMITH M. W.; P. L. AGER and D. S. ENDICOTT (1985). Effect of nitrogen and potassium on
yield, growth and leaf elemental concentration of pecan. J. Amer. Soc. Hort. Sci.
110(3): 446-450.
SPARKS, D. (1975). Concentration and content of 14 elements in fruit of pecan. HortScience
Vol. 10(5): 517-519. Octubre.
SPARKS, D. (1988). Growth and nutritional status of pecans in response to phosphorus. J.
Amer Soc. Hort. Sci. 113: 850-859.
WORLEY, R. E. (1974). Effect of N, P, K and lime on yield, nut quality, tree growth, and leaf
analysis of pecan (Carya illinoensis W.). J. Amer. Soc. Hort. Sci. 99(1): 49-57.
Febrero.
WORLEY, R. E. (1990). Long-term performance of pecan trees when nitrogen application is
based on prescribed threshold concentrations in leaf tissue. J. Amer. Soc. Hort.
Sci. Vol. 115(5): 745-749. Octubre.
WORLEY, R. E. (1994). Long-term performance of pecan trees when potassium application is
based on prescribed threshold concentrations in leaf tissue. J. Amer. Soc. Hort.
Sci. Vol. 119(3): 434-438. Junio.
96
Anales Científicos UNALM
CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PRESERVACION DE CUATRO ESPECIES
FORESTALES DE PUCALLPA PARA POSTES
DE TRANSMISION ELECTRICA
Martín Araujo Flores (1)*
Raúl González Flores (2)*
RESUMEN
El principal objetivo del presente trabajo consiste en determinar las características
tecnológicas y de preservación de cuatro especies forestales nativas con posibilidades de
uso para la elaboración de postes de transmisión aérea en la electrificación rural. Las especies forestales estudiadas fueron “Chimicua” Pseudolmedia laevis, “Machimango” Eschweilera
timbuchensis, “Quina Quina” Pouteria sp. y “Yutubanco” Casearia sp., con las cuales se
realizaron ensayos mecánicos de ruptura a escala natural y ensayos de preservación por
vacío – presión en autoclave con el uso de sales CCA tipo C. Dichos ensayos fueron realizados de acuerdo a las Normas Técnicas Nacionales ITINTEC (actualmente INDECOPI) y las
Normas Internacionales AWPA, ANSI y ASTM.
Del análisis se obtuvo que las especies estudiadas son aptas para ser utilizadas en
la elaboración de postes de transmisión de energía, clasificando a “Chimicua” y “Machimango”
dentro del grupo C de resistencia mecánica, a “Yutubanco” dentro del grupo B y a “Quina
Quina” dentro del grupo A. Así mismo, “Chimicua” y “Machimango, son especies que alcanzaron un buen nivel de absorción de preservante, y aunque las especies “Quina Quina” y
“Yutubanco” no lograron alcanzar un buen nivel de absorción, es posible obtener mejores
resultados si se modifican las variables del tratamiento preservador, o si se realizan incisiones sobre la madera a tratar. Estos resultados nos muestran que es posible utilizar especies
forestales de los bosques naturales de la zona en estudio para los programas de electrificación rural, lo cual representa una buena alternativa a la importación comercial de postes
preservados.
(1)* Ing. Forestal Jefe de Prácticas del Departamento Académico de Industrias Forestales - UNALM.
(2)* Ing. Forestal, Mg. Sc. Profesor Principal de la Facultad de Ciencias Forestales – UNALM.
CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PRESERVACION DE CUATRO ESPECIES FORESTALES
DE PUCALLPA PARA POSTES DE TRANSMISION ELECTRICA
97
SUMMARY
The main objective of this project was to determinate the technological and preservation
characteristics of four native forestry species to use them as energy transmission poles in rural
areas. The forestry species studied were “Chimicua” Pseudolmedia laevis, “Machimango”
Eschweilera timbuchensis, “Quina Quina” Pouteria sp. and “Yutubanco” Casearia sp. which
were submitted, in natural scale, to Tensile Strength Test until breakdown and Preservation
Test by pressure process using CCA type C water-borne preservative. This rehearsals were
carried out according to the National Technical Standards ITINTEC (currently INDECOPI) and
AWPA, ANSI and ASTM Standards.
The results obtained from the tests show that all the studied species are capable to
use them as energy transmission poles. “Chimicua” and “Machimango” are classified in Group
C, “Yutubanco” is classified in Group B and “Quina Quina” is classified in Group A according to
Mechanical Resistance. Besides of that the preservation analysis showed that “Chimicua “
and “Machimango” are species that present a good absorption level. Although “Quina Quina”
and “Yutubanco” were not able to reach a good absorption level it is possible to obtain better
results if the conditions of the preserving treatment are modified and if incisions in the surface
of wood are made. These results indicate it is possible to use native species from natural forest
for using them in electrification programmes instead of importing preserved poles.
I.
INTRODUCCION
Actualmente, existen en Pucallpa numerosas especies forestales que en su mayoría
se utilizan en la industria del aserrío para su transformación mecánica y posterior
comercialización. El aspecto de una utilización masiva de especies que por su desarrollo
volumétrico no son importantes para el aserrío, pero que se les puede dar otros usos importantes, como el de postes de transmisión de energía, ayudaría enormemente a los planes de
manejo y ordenación de bosques, lo que generaría mayores ingresos al maderero derivados de
la comercialización y beneficios directos e indirectos a los usuarios.
Desde inicios de la década del 70, el Eucalipto ha sido la especie maderable que más
se ha utilizado para la obtención de postes, debido a que la mayoría de trabajos de servicios
eléctricos se han realizado en Sierra. Sin embargo, en el Plan de Electrificación Rural Nacional actualmente vigente, prácticamente se ha agotado la posibilidad de obtener buenos postes
preservados, debido a la masiva extracción de eucalipto y al no haberse realizado hasta hoy
estudios de otras especies con el mismo propósito. Esta situación se agrava con la importación de postes preservados de Estados Unidos, Chile y Canadá, desplazando al poste nacional por el Pino (Pino Oregón y Pino Amarillo del Sur).
Se genera entonces la necesidad de introducir al mercado nuevas especies de los
bosques tropicales que representen una alternativa a la importación de postes preservados. El
presente estudio tiene como objetivo, determinar las características tecnológicas y de preservación de cuatro especies forestales con posibilidades de uso en postes de madera preservada
para líneas aéreas de conducción de energía, que puedan brindar un servicio técnico, económico y social.
Anales Científicos UNALM
98
II.
REVISION DE LITERATURA
El poste de madera se puede definir como una parte del fuste de un árbol sin corteza,
obtenido mediante cortes transversales a éste (5). Los postes de madera, deben tener como
principales factores para la selección de especies: disponibilidad, cantidad, resistencia, peso,
forma y fácil preservación (7). En servicio, actúan como elementos estructurales, sometidos a
cargas que dependen de los esfuerzos producidos por el peso de cables, el viento y otros que
constituyen la carga de trabajo (8).
La resistencia de éstos se puede ver afectada por factores como el contenido de
humedad (por debajo del punto de saturación de las fibras, a menor humedad mayor resistencia), la densidad (a mayor densidad, mayor resistencia) y los defectos presentes en la madera.
También se puede considerar el ataque de agentes biológicos, duración de la carga, temperatura, ataque químico, entre otros (11).
Al aplicarse una fuerza en un elemento estructural se está generando un esfuerzo
que puede producir una deformación. La flexión es un esfuerzo que se produce cuando las
fuerzas externas que actúan en un mismo plano son aplicadas perpendicularmente al eje de
una viga simple (16). La tendencia de una viga a fallar por flexión ocurre donde el momento
flexionante es máximo (14).
Uno de los principales factores involucrados en el diseño y uso económico de postes para líneas de transmisión, es el valor de esfuerzo máximo de las fibras, para las diferentes especies (1). El método más usado para hallarlo consiste en que el poste instalado
trabaje como una viga voladiza empotrada en un solo extremo (método Cantilever). En el
ensayo se aplica el concepto de equilibrio de acción y reacción, en donde el momento
flector en el poste debe ser igual al momento resistente de la sección, que es igual al producto entre el módulo de la sección y el esfuerzo máximo a la flexión de la misma sección. De
ésta manera se puede calcular el EMF.
De acuerdo a ITINTEC (10), las especies apropiadas para postes son clasificadas
en 5 grupos, en base al esfuerzo máximo a la flexión de sus maderas en condición verde:
•
•
•
•
•
Grupo A
Grupo B
Grupo C
Grupo D
Grupo E
:
:
:
:
:
Maderas con esfuerzo máximo de flexión superior a 800 kg / cm2
Maderas con esfuerzo máximo de flexión entre 700 y 800 kg / cm2
Maderas con esfuerzo máximo de flexión entre 600 y 700 kg / cm2
Maderas con esfuerzo máximo de flexión entre 500 y 600 kg / cm2
Maderas con esfuerzo máximo de flexión entre 400 y 500 kg / cm
Los preservantes son sustancias químicas que protegen a la madera de la acción
simple o combinada de sus enemigos naturales, convirtiéndola en un material de larga duración. Estos varían en naturaleza, eficacia y costo, por lo que en su elección se debe tener en
cuenta el uso al que se va a destinar, los métodos de aplicación y la vida útil que es requerida
(8). Los preservantes más empleados en el Perú son las sales, que al emplearse en condiciones de humedad, precipitan al penetrar en la madera, quedando fijas en ella (13). Las principa-
CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PRESERVACION DE CUATRO ESPECIES FORESTALES
DE PUCALLPA PARA POSTES DE TRANSMISION ELECTRICA
99
les sales utilizadas como preservantes son las sales CCA (Cupro-Cromo-Arsenicales), siendo
éstas las que predominan en el mercado, ya que son las más tóxicas (Factor óxido alto),
existiendo tres tipos, de las cuales la sal tipo C es la mejor balanceada (11).
Los métodos de preservación con los que se pueden obtener mejores resultados, al
preservar postes de madera con sales CCA, son aquellos que aplican vacío y presión en
autoclave. En nuestro país se emplea el proceso de Bethell o de célula llena (8).
Luego de realizar un tratamiento preservador es necesario controlar la eficacia del
tratamiento, determinando la cantidad de preservante contenido en la madera. Esto se obtiene
mediante la determinación de: a) absorción, que es la cantidad de líquido preservador inyectado en la madera; b) Penetración, que es la profundidad que el preservante alcanza en la madera, se hace evidente con el uso de reactivos de coloración; y c) Retención, que es la cantidad
de preservante retenida en la madera expresada en Kg/m3 de producto o de óxidos activos,
obteniéndose mediante la aplicación de métodos químicos, espectrofotometría de absorción
atómica o espectroscopía de rayos X. Para lograr una protección efectiva de la madera puesta
a la intemperie, se necesita una retención mínima de óxidos de sales CCA de 6.0 a 9.6 Kg/m3,
con un Factor Oxido mínimo de 70% (11).
Los postes que se encuentran bajo condiciones de intemperismo son susceptibles a
que se produzcan en ellos algunas grietas, pudiendo dejar en exposición a la madera, de las
capas más internas, que posiblemente no se encuentre preservada, originándose de ello
ataques de insectos o pudrición (8). El Eucalipto, que es la única madera normalizada en el
Perú para el uso de postes, tiene un reducido porcentaje de albura, un duramen difícil de
tratar y una fuerte tendencia a rajarse y agrietarse (12).
III.
MATERIALES Y METODOS
3.1
Lugar de ejecución:
El lugar de extracción se encuentra ubicado en el eje de la carretera Neshuya-Curimaná,
en el Distrito de Irazola, perteneciente a la Provincia de Padre Abad, de la Región de Ucayali
(15). Está localizado geográficamente entre los 8°24’ y los 8°36’ de LS y entre los 74°57’ y
75°09’ de LO, a una altitud promedio de 300 m.s.n.m. (6). Los ensayos mecánicos y de
preservación fueron realizados en las instalaciones de la empresa Comercial Industrial Maderera
(CIMSA), ubicada en la ciudad de Pucallpa, provincia de Coronel Portillo, Región de Ucayali.
3.2 Equipos y Materiales:
•
•
•
•
MotosierraTractor agrícola de 80 HP
Descortezadora
Equipo de ensayo de rotura indicado en la N.T.N. ITINTEC 251.023
Tecle manualAutoclave de preservación
Anales Científicos UNALM
100
•
•
•
•
•
•
Estufa a 103°CMachetes.
Cintas de medición.
Madera de relleno (para fijar postes).
Preservante CCA Tipo Osmose K-33-C.
Reactivo de coloración Cromo Azurol S.
Densímetro, termómetro, otros.
3.3
Materia Prima:
Se utilizaron postes de madera pertenecientes a las clases 5 y 6 según la N.T.N.
ITINTEC 251.022 sobre clasificación de Postes de transmisión, ya que son los que en la
actualidad se utilizan para los trabajos de electrificación rural. Las especies ensayadas, con 6
repeticiones cada una, fueron las siguientes:
Nombre común
“Chimicua”
“Machimango”
“Quina Quina”
“Yutubanco”
3.4
Nombre Científico
Pseudolmedia laevis
Eschweillera timbuchensis
Pouteria sp.
Casearia sp.
Familia
Moraceae
Lecythidaceae
Sapotaceae
Flacourtaceae
Procedimiento:
El trabajo de campo se realizó en las parcelas de los agricultores asentados al margen
de la carretera Neshuya-Curimaná, contando con el apoyo logístico del Proyecto
MADEBOSQUES de la Cámara Nacional Forestal. La extracción de los individuos se realizó
de manera aleatoria, obteniéndose muestras botánicas para su identificación dendrológica en
el herbario de la Facultad de ciencias Forestales de la UNALM.
En CIMSA, los postes fueron descortezados y despuntados a una longitud de 8 m y se
verificó el cumplimiento de los requisitos exigidos según ITINTEC (10). Los ensayos de rotura
se realizaron a un contenido de humedad superior al punto de saturación de las fibras. Los
postes se fijaron por su base en el banco de pruebas, con un largo de empotramiento de 1.40
m, ubicando un apoyo metálico rodante a 4.5 m de distancia de la sección de empotramiento.
Se colocó un cable a 0.30 m de la cabeza, intercalando a este un dinamómetro para registrar
la carga aplicada. Se utilizó un tecle manual, el cuál se ubicó de acuerdo a los parámetros que
menciona ITINTEC (10). Luego, se procedió a la aplicación de la carga y al registro de las
deformaciones, las cuales se tomaron cada 50 kg hasta la rotura del poste.
Con los datos obtenidos en este ensayo, se calcularon el Esfuerzo Máximo a la Flexión
en la sección de Falla (EMFF) y el Módulo de Elasticidad (MOE). Para poder designar los
Grupos de resistencia a las especies ensayadas, es necesario analizar los resultados de EMF
en la sección de falla y compararlos para poder saber qué especies se comportan mejor, para
CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PRESERVACION DE CUATRO ESPECIES FORESTALES
DE PUCALLPA PARA POSTES DE TRANSMISION ELECTRICA
101
el uso en postes de transmisión. Para saber si los resultados de las especies ensayadas
tienen diferencias significativas entre sí, se empleo un Diseño Estadístico Completamente al
Azar (DCA), para ello se verificó la existencia de homogeneidad entre las varianzas, empleando la Prueba de Bartlett. Luego se realizó una Prueba de Comparación (Tuckey) para saber
qué resultados son diferentes y cuales son superiores. Para el cálculo de éstas pruebas, se
decidió emplear un nivel de significación del 5 %, que es el más recomendado, teniendo en
cuenta que el número de muestras es pequeño (4).
Luego, de cada poste se extrajo una sección de 60 cm de longitud de la zona media
para los ensayos de preservación. Así mismo, se extrajo un disco de 5 cm de espesor, a 30
cm por debajo de la línea de tierra, para la determinación del contenido de humedad y la
densidad básica, con el apoyo de la Universidad Nacional de Ucayali (UNU). El contenido de
humedad se determinó con el método gravimétrico (diferencia de pesos), y la determinación
de la densidad básica se obtuvo mediante el método indirecto por inmersión en agua en
concordancia con ITINTEC (10). También se extrajeron probetas para su identificación anatómica en el Laboratorio de Anatomía de la Madera – UNALM.
El método de preservación empleado fue el de Vacío-Presión ó de Célula llena (10), el
cual requiere que la madera posea un contenido de humedad entre 25 y 28%, por lo que las
secciones extraídas fueron sometidas a un secado artificial suave, hasta alcanzar el contenido
de humedad requerido en la zona de albura. Posteriormente se determinó el volumen y el peso
inicial de la madera, antes de introducirla en el autoclave, para la determinación de la absorción
del líquido preservador.
El preservante utilizado para la impregnación fue sal CCA-C OSMOSE K-33 con un
factor óxido de 72%, teniendo como elementos activos los siguientes:
Pentóxido de arsénico ..................... 24.5 %
Oxido de cobre
..................... 13.3 %
Acido cromico ................................. 34.2 %
Se determinó la concentración del preservante a 2.6 %, comparándose la densidad y
la temperatura de la solución con la tabla de concentraciones de OSMOSE (13).
Terminado el proceso, se dejó la madera en reposo durante dos días, luego se
determinó el peso de las secciones preservadas. También se extrajeron tarugos de 4 a 7
cm de longitud con ayuda de un barreno forestal (ITINTEC 251.025) y rodajas de 5 cm de
espesor para la determinación de la penetración. Para ello se aplico superficialmente el
reactivo de coloración Cromo Azurol S y se midió el diámetro preservado de las secciones, de acuerdo con ITINTEC (10). Asimismo, con los datos usados en penetración, se
halló la proporción de madera netamente preservada, permitiendo obtener un factor de
conversión del volumen preservado para cada especie. Esto es necesario por que la
penetración del preservante y el tipo de ésta nos indica la dimensión del anillo de madera
preservada; de esta manera, podemos darnos cuenta si la especie es adecuada para el
uso de postes.
102
Anales Científicos UNALM
Finalmente, el cálculo de la retención del preservante o Absorción Neta, se realizó
conforme a ITINTEC (10), utilizando el método de diferencia de pesos y el volumen total de las
secciones tratadas.
IV.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1
Contenido de Humedad (C.H.) y Densidad Básica (D.B.): Los resultados
se muestran por especies en el cuadro N°1. Se puede deducir, que todos los ensayos se
realizaron con madera húmeda, ya que el contenido de humedad fluctúa entre 32.43 % y
45.98%. Se puede ver además, que la densidad básica de las maderas ensayadas varía
entre 0.6 y 0.78; lo que significa que se trata de maderas de alta densidad. Al comparar la
Densidad básica de la madera con el EMFF y el MOE, se puede observar que existe una
relación directa entre ellos; es decir que a mayor densidad de la madera, corresponde un
mayor esfuerzo.
4.2
Esfuerzo Máximo a la Flexión (EMF): Los resultados en el cuadro N°1
muestran el cálculo de Esfuerzo Máximo a la Flexión en la sección de Falla (EMFF), que es
utilizado para la determinación del grupo, según ITINTEC (10).
Un poste en flexión, actúa como una viga voladiza empotrada en un extremo, a la cual
se aplica una fuerza perpendicular en el extremo libre. La tendencia a fallar por flexión ocurre
donde el momento flexionante es máximo (12). Teóricamente, esto debe suceder en la línea de
empotramiento; pero en postes de madera de tamaño natural se presentan defectos y otras
variaciones inherentes que pueden disminuir significativamente su resistencia en otro punto a
lo largo del poste, desplazándose la zona crítica. Esto no sucede en probetas libres de defectos, por lo que el empleo de piezas de madera de tamaño natural en el ensayo de flexión,
asegura la obtención de resultados más reales.
Esto se puede comprobar, al comparar los resultados de los esfuerzos obtenidos
en postes reales de tamaño natural en la zona de falla, con los obtenidos de ensayos en
probetas libres de defectos; como en el caso de “Machimango” que en postes reales se
obtuvo EMF=830.88Kg/cm2 y MOE=94.13Tn/cm 2, que son menores que los obtenidos
por Aróstegui (3) en probetas: EMF=1029 Kg/cm2 y MOE= 173Tn/cm2. Sucede lo mismo
en “Chimicua”, que en postes reales se obtuvo EMF=802.81Kg/cm 2 y MOE=93.88Tn/
cm 2, que son menores a los obtenidos en probetas por Aróstegui (2): EMF=898Kg/cm2 y
MOE=160Tn/cm2.
4.3
Módulo de Elasticidad (MOE): Los resultados se muestran en el cuadro
N°1. Las especies ensayadas presentaron un MOE bastante aceptable para la utilización de
postes, encontrándose dentro de los límites requeridos para madera estructural que propone
Haygreen y Bowyer (9) que son de 35 y 196 Tn/cm2. Esto se entiende debido a que los postes
soportan el peso del cableado, que en algunos tramos de las redes son largos, y es necesario
que tengan alta rigidez, pero que ésta no se exceda del límite superior recomendado, ya que
no se permitiría una mayor distancia entre postes y una mayor holgura por flexión debido a la
dilatación de los cables por acción de los cambios de temperatura y movimientos causados
por vientos o actividad sísmica.
CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PRESERVACION DE CUATRO ESPECIES FORESTALES
DE PUCALLPA PARA POSTES DE TRANSMISION ELECTRICA
103
Cuadro N° 1: Ensayos Físicos y Mecánicos
D.B
EMFF
MOE
ESPECIE
% C.H.
(gr/cc)
(kg/cm2)
(kg/cm2)
GRUPO
CHIMICUA
34.03
0.60
802.81
93882.22
C
MACHIMANGO
45.98
0.63
830.88
94133.82
C
QUINA QUINA
32.43
0.78
1054.52
153296.34
A
YUTUBANCO
41.21
0.63
909.25
117271.35
B
4.4
Análisis Estadístico: A continuación, se presentan los resultados obtenidos
del modelo estadístico aplicado, según lo expuesto en la metodología.
Prueba de Barlet:
El valor de c2 cal = 0.23 menor que c2 tab = 7.815, entonces se
puede decir que existen evidencias estadísticas suficientes para afirmar que las cuatro especies en estudio tienen variancias similares para un nivel de significación del 5 %. Conociendo
esta información podemos aplicar el Diseño experimental.
Diseño Completamente al Azar: Del análisis de varianza, para los valores de EMF, que
se presenta en el cuadro N° 2, se observa que el F calculado = 5.27 es mayor que el F
tabular (3,20) = 3.10; entonces, se puede decir que existen evidencias estadísticas para
afirmar, con un nivel de significación del 5 %, que al menos uno de los tratamientos difiere
de los demás. Por ello es necesario saber que tratamientos son diferentes.
Prueba de Comparación de Tuckey: En el cuadro Nº 3 se compara la resultante de la
diferencia entre los promedios - con el A L S tabular, y se puede decir que se encuentran
diferencias significativas entre los promedios de los tratamientos T1 y T4 y entre los tratamientos T2 y T4. Además, no se encuentran diferencias significativas entre los promedios de
los tratamientos T1 y T2, entre los tratamientos T1 y T3, entre los tratamientos T2 y T3 y
entre los tratamientos T4 y T3. Esto significa que los esfuerzos obtenidos en "Quina Quina"
son superiores a los esfuerzos obtenidos en "Chimicua" y en "Machimango", considerados
similares; y los esfuerzos obtenidos en "Yutubanco" pueden representar a todas las especies empleadas en el estudio. Pero, por razones técnicas de seguridad, se tomó el menor
valor de los esfuerzos para clasificar a las especies dentro de los grupos comerciales, de
acuerdo con lo establecido por las Normas ITINTEC, como sucedió en el caso de E. globulus
y E. viminalis, que son las únicas especies normalizadas para el uso en postes de madera.
Cuadro N° 2: Análisis de Variancia (ANVA) para EMFF.
F.V.
Trat.
G.L.
S.C.
C.M.
F.cal.
F.tab.
3
229226.08
76408.69
5.27
3.10
14491.15
Error
20
289822.92
Total
23
519049.00
Anales Científicos UNALM
104
Cuadro N° 3: Comparación de promedios entre tratamientos
Tratamientos
Yi. - Yj.
A L S (tab)
T4 – T3
145.34
194.61
T4 – T2
223.71
194.61
T4 – T1
251.78
194.61
T3 – T2
78.37
194.61
T3 – T1
106.44
194.61
T2 – T1
28.07
194.61
Penetración y Retención del preservante: Los resultados se presentan en el cuadro
N° 4. En las especies ensayadas se observa que el anillo protector es mayor que lo que se
puede lograr en Eucalipto según Koppers (12), ya que el anillo preservador tiene menores
posibilidades de interrumpirse, por tener menor tendencia a rajarse y agrietarse, y más de
5 cm de anillo preservado, a excepción de “Yutubanco” que presentó 0.7 cm de anillo
preservado.
Se puede observar además, que se han obtenido dos valores de retención para cada
especie: retención en función al volumen total de la madera tratada (Vtp.) y retención en
función a la madera netamente preservada (Vnp). En cuanto a la retención de la madera
netamente preservada, se observa que la retención en “Chimicua” es de 10.26 Kg/m3 y en
“Machimango” es de 8.06 Kg/m3, estando estas dos especies en el rango de retención
recomendable para postes (AWPA) que es de 6 a 9.6 Kg/m3. Sucede lo contrario con “Quina
Quina” que solo logró una retención promedio de 5.01 Kg/m3. En el caso de “Yutubanco”, no
es posible analizar el valor de retención de la madera netamente preservada, ya que este
método pierde validez cuando la distribución del preservante es dispersa en la madera, por lo
que solo analizamos el resultado de retención del volumen total de madera que es de 5.25
kg/m3, lo que significa que es una madera de difícil preservación para las condiciones utilizadas en el proceso (Concentración de preservante, Presión aplicada en Autoclave y Tiempo
de duración). La retención del preservante se puede aumentar al modificar las condiciones
del proceso preservador.
Cuadro N° 4: Ensayos de Preservación
Penetración
Especie
Tipo de Penetración
(cm)
Factor de
Retención Vtp.
2
Retención Vnp.
Conversión
(kg/cm )
(kg/cm2)
5.0
Total Regular
7.91
1.31
10.26
MACHIMANGO
5.0
Parcial Irregular
5.77
1.43
8.06
UINA QUINA
5.7
Parcial Irregular
4.12
1.22
5.01
UTUBANCO
0.7
Parcial Regular
5.25
-
-
HIMICUA
CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PRESERVACION DE CUATRO ESPECIES FORESTALES
DE PUCALLPA PARA POSTES DE TRANSMISION ELECTRICA
IV.
105
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
•
Las maderas estudiadas poseen una densidad básica promedio que va desde 0.6 g/cm3
en “Chimicua” a 0.78 g/cm3 en “Quina Quina”, clasificándose como maderas de densidad
alta.
•
Las cuatro especies estudiadas cumplen con los requisitos mecánicos para ser usados
como postes de madera. Estos se clasifican en grupos de resistencia, según ITINTEC
251.022, como sigue:
.
.
.
.
“Chimicua” Pseudolmedia laevis
“Machimango” Eschweilera timbuchensis
“Quina Quina” Pouteria sp.
“Yutubanco” Casearia sp.
:
:
:
:
GRUPO C
GRUPO C
GRUPO A
GRUPO B
•
Existen evidencias estadísticas para afirmar que los esfuerzos obtenidos en “Yutubanco”
pueden representar a todas las especies empleadas en el estudio; es decir, puede ser
equivalente en uso a las demás, si es correctamente preservada.
•
El Módulo de Elasticidad (MOE) nos indica que las especies ensayadas poseen un grado
de rigidez aceptable dentro de lo recomendado para maderas estructurales, siendo “Quina Quina” la especie que posee mayor rigidez con respecto a las demás, siguiendo en
ese orden, “Yutubanco” , “Machimango” y “Chimicua”.
•
La especie “Quina Quina” logró mayor penetración con 5.7 cm, en “Chimicua” se observó
un anillo de 5 cm de penetración y en “machimango” se observó un anillo de 5 cm de
penetración. Estos resultados son adecuados para el uso de postes bajo condiciones de
intemperismo; mas no sucede lo mismo con el “Yutubanco” donde se observó un anillo
promedio de 0.7 cm de penetración, bajo las condiciones empleadas en la presente
investigación.
•
“Chimicua” y “Machimango, son especies que presentan un buen nivel de retención, encontrándose dentro del rango recomendado por AWPA, sin embargo las especies de
“Quina Quina” y “Yutubanco” no pudieron alcanzar este rango bajo las condiciones empleadas en el presente ensayo.
•
Sobre las especies “Quina Quina” y “Yutubanco”, para obtener una mayor retención de
preservante, se recomienda aumentar la concentración del preservante y el rango de
presión a utilizar en Autoclave. Si no se obtiene una mayor retención, se pueden hacer
incisiones antes de preservar la madera.
•
Es necesario continuar estudiando especies del bosque tropical para poder tener mayores alternativas de uso, con respecto a los productos de la madera que son importados.
Anales Científicos UNALM
106
En esta labor, es importante solicitar el apoyo de la empresa privada, que a mediano,
sería beneficiada.
•
Dada la antigüedad de Las Normas Técnicas Nacionales ITINTEC (actualmente INDECOPI)
para postes de madera, que fueron aprobadas en el año 1976, se hace necesaria una
revisión de cada una de ellas, indicando cuales son los fundamentos teóricos aplicados
en la realización de las normas.
IV.
BIBLIOGRAFIA
1)
American Society for Testing and Material. 1980. Standard Methods of Static tests of
Wood Poles. ANSI/ASTM D1036-58. ANSI/ASTM D1625-71. ANSI/ASTM D1628-71. ANSI/
ASTM D35.07-76.
2)
Arostegui, A. 1974. Estudio Tecnológico de maderas del perú (zona pucallpa).
Características tecnológicas y usos de la madera de 145 especies del país. Vol. I. UNALM.
Lima - Perú.
3)
Arostegui, A. 1982. Recopilación y Análisis de Estudios Tecnológicos de Maderas
Peruanas. Proyecto PNUD-FAO. Documento de trabajo N° 2. Lima.
4)
Calzada B, J. 1970. Métodos Estadísticos para la Investigación. Editorial Jurídica S.A.
Tercera Edición. Lima-Perú.
5)
Campos B, A y Perez G, V. 1989. Propiedades Físico Mecánicas de Postes de Pino
radiata crecido en Chile. Santiago de Chile. Informe Técnico N° 115.
6)
Egoávil, C. 1989. Estudio Semidetallado de Suelos. Parcelación Neshuya-Curimaná.
Pucallpa. Unidad Agraria Departamental de Ucayali. 98pg.
7)
Forest Service of USA. 1980. The Encyclopedia of Wood. Sterling Publishing Co, Inc.
New York.
8)
González F, V. 1986. Postes de Madera para líneas Aéreas de conducción de Energía.
Lima.
9)
Haygreen, J. & Bowyer, L. 1982. Forest Products and Wood Science. Editorial Iowa
State University Press. Estados Unidos de Norteamérica.
10)
Instituto de Investigación Tecnológica e Industrial de Normas Técnicas (ITINTEC). Normas
Técnicas Nacionales 251.010, 251.011, 251.019, 251.021, 251.022,251.023, 251.026,
251.027, 251.032,251.035, 251.060. 1976. Lima.
11)
JUNAC. 1988. Manual del Grupo Andino para la Preservación de Maderas. Proyecto
Sub-regional de Promoción Industrial de la Madera para la Construcción. Lima. 150 pg.
CARACTERISTICAS MECANICAS Y DE PRESERVACION DE CUATRO ESPECIES FORESTALES
DE PUCALLPA PARA POSTES DE TRANSMISION ELECTRICA
107
12)
Koppers. 1985. Boletín Informativo Sobre Preservación de Maderas N° 26. Chile.
13)
OSMOSE Wood Preserving Co. Of America. 1983. Preservation of Wood. United States
of America.
14)
Parker, H. 1983. Diseño Simplificado de Estructuras de Madera. Editorial LIMUSA. México.
294 pg.
15)
Sabogal, C. 1997. Bosques Secundarios como Recurso para el Desarrollo Rural y la
Conservación Ambiental en los Trópicos de América Latina. CIFOR. Ocasional Working
Paper N° 1333 pg.
16)
Wangaard, F. 1981. Wood: Its Structure and Properties. Editorial John Wiley and Sons
Inc. New York.
108
Anales Científicos UNALM
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
Julio César Nazario Ríos1
RESUMEN
Se realizó el estudio de los suelos en los sitios donde crecían los mejores árboles de
caoba (Swietenia macrophylla King) encontrados en la cuenca alta del río Purús, provincia de
Purús, departamento de Ucayali. Estos sitios se localizaron en el gran paisaje colinoso, con
colinas de laderas cortas y largas y con pendientes entre 13 y 80%.
Los suelos presentaban distinto grado de desarrollo: poco evolucionados, de incipiente desarrollo y moderadamente desarrollados, mostrando siempre una delgada capa
orgánica sobre la superficie, producto de las hojas y demás residuos orgánicos que caían al
suelo. Las principales características de los suelos fueron las siguientes: moderadamente
profundos a profundos, fertilidad química media a baja, reacción muy fuertemente ácida a
ligeramente ácida, baja acidez cambiable, texturas franco arenosa y arcillosa y drenaje
moderado a bueno.
ABSTRACT
A soil survey was carried out in the high basin of Purus river, in the province of Purus,
department of Ucayali. in the sites where the best trees of mahogany (Swietenia macrophylla
King) grew. These sites were located in hills with short and long slopes, having gradients
between 13 and 80%.
The soils exhibited different state of development, since recently formed, including
slightly developed until moderately developed, showing in all the cases a thin organic layer over
the soil surface, product of the leaves and other organic debris that fell on the soil. The main
characterictics of these soils were: moderately deep to deep, intermediate to low chemical
fertility, very strongly to slightly acid , low exchangeable acidity, sandy loam and clayey textures and moderate to somewhat excessive drainage.
1
Ing. M.Sc. Julio Nazario Ríos. Profesor Auxiliar a D.E. Dpto. Académico de Suelos.
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
109
INTRODUCCION
La cuenca alta del río Purús en el departamento de Ucayali es una de las últimas
zonas en el Perú donde aún se pueden hallar árboles de caoba (Swietenia macrophylla King).
Sin embargo, sólo algunos árboles crecen satisfactoriamente, dependiendo de la calidad del
sitio.
Como todo ser vivo, las plantas prefieren determinados ambientes para un mejor crecimiento y desarrollo, los cuales para los árboles se denominan sitios; por ello, es importante
evaluar la calidad del sitio y así establecer cuáles son los mejores ambientes para el crecimiento de las especies forestales, en este caso de la caoba.
Uno de los componentes del sitio forestal es el recurso suelo. Este es el medio natural
donde crecen las plantas, estando dentro de sus funciones ser soporte físico y proporcionarles
nutrientes. Su estudio apropiado, tanto interno como externamente, así como su análisis físico-químico, permiten realizar su caracterización. En este trabajo de investigación se evaluaron
los suelos de los mejores árboles de caoba encontrados en el área de estudio.
Por todo lo expuesto, el objetivo establecido en el presente trabajo fue la caracterización de los suelos donde crecían árboles de caoba de buen vigor y desarrollo.
REVISIÓN DE LITERATURA
De la revisión efectuada se infiere que la caoba crece en una diversidad de suelos bajo
condiciones de trópico húmedo (Lamb (1966); Cárdenas y Vásquez (1987); Mayhew (1998)).
Sin embargo, se puede concluir que esta especie prospera bien en suelos de buen drenaje,
fértiles y de textura variable, tal como lo menciona Fiona que, citado por Cárdenas y Vásquez
(1987), señala que la caoba crece mejor en suelos fértiles, ligeramente pesados y con agua
freática disponible a sus raíces; asimismo Esponera, también citado por Cárdenas y Vásquez
(1987) indica como condición óptima de desarrollo de la especie, suelos fértiles con buen
drenaje interno y externo, así como un rango de pH entre 6,9 y 7,7; rangos de pH neutros a
básicos también son considerados como óptimos por Webb et al. citados por Mayhew (1998),
quien además remarca que la caoba puede crecer satisfactoriamente en suelos ácidos pero sin
toxicidad de aluminio. Cárdenas y Vásquez (1987) consideran que suelos de textura franco
arenosa o arcillosa y estructura granular como los más apropiados para esta especie; por otro
lado, que prefiere las pendientes de montañas húmedas y bien drenadas y suelos aluviales
permeables. (Perú Forestal No.1: 10-11), y los suelos húmedos, ricos pero ligeros, arenosos,
drenados a lo largo de los cursos de agua (Xilema 1:13). Lamb (1966) señala que los suelos
donde la caoba alcanza su máximo desarrollo son profunfos bien drenados, fértiles, que mantienen un adecuado suministro de humedad la mayor parte del año y de reacción neutra a básica.
MATERIALES Y METODOS
La zona de estudio se encontraba ubicada en el distrito de Purús, provincia del mismo
nombre, departamento de Ucayali, a una altura comprendida entre 260 y 380 metros sobre el
nivel del mar, aguas arriba de la confluencia del río Alto Purús con el río Cocama.
110
Anales Científicos UNALM
Se distinguieron dos grandes paisajes fisiográficos: el gran paisaje de planicie y el
gran paisaje colinoso. El primero se hallaba a ambas márgenes del río Alto Purús y en ciertas
quebradas, caracterizándose por presentar relieve plano a ligeramente ondulado. El gran paisaje colinoso, que litológicamente se hallaba constituido por areniscas, rocas arcillosas y en
ciertos casos limolitas, se encontraba en el resto del área de estudio, estando constituido por
colinas bajas de pendientes suaves a fuertes, lomadas y valles intercolinosos. Sólo se evaluaron sitios del gran paisaje colinoso.
Materiales
En el campo se utilizaron tarjetas de identificación de perfiles, bolsas de plásticos,
wincha, picota de geólogo, tabla de colores de suelos Munsell, lampa, pico, clinómetro e
instrumento de sistema de posicionamiento global (GPS)
Como materiales cartográficos, se trabajó con un mapa fisiográfico de escala 1:50000,
mapa geológico y la carta nacional del cuadrángulo Balta de escala 1:100000. Asimismo, en
laboratorio, los materiales y equipos necesarios para realizar análisis de caracterización de suelos.
Metodología
Para la ejecución del presente trabajo, se siguieron tres fases: fase de campo, fase de
laboratorio y fase de gabinete.
La zona de estudio constaba de cinco núcleos de 200 hectáreas cada uno, los cuales
se delimitaron en función a la presencia de individuos de caoba (Swietenia macrophylla King)
en trabajos realizados con anterioridad.
La fase de campo se realizó durante el mes de julio del año 2001. En esta fase se
inspeccionaron todos los árboles de caoba en cada núcleo, analizando el ingeniero forestal
responsable del estudio características de vigor, crecimiento, sanidad, etc. de cada árbol.
Una vez seleccionados cuáles eran los mejores árboles, se procedía a hacer un estudio del
suelo por medio de calicatas. En total, se abrieron nueve calicatas.
Las calicatas fueron hoyos de 1 m de ancho por 1,20 m de largo y profundidad
variable. Se georreferenciaron con la ayuda de un instrumento portátil de Sistema de posicionamiento Global (GPS), permitiendo ubicarlas en el mapa con sus coordenadas geográficas
respectivas. Además, con la ayuda de un clinómetro, se determinó la pendiente del sitio.
En las paredes de cada calicata se analizó y describió el perfil del suelo a través de
sus horizontes genéticos que son estratos más o menos paralelos a la superficie del terreno.
A cada horizonte se le asignó una o dos letras mayúsculas y en casos especiales un subíndice
y número, según las características que mostraba. Las propiedades que se analizaron en
campo fueron: profundidad, color, estructura, moteado, presencia de fragmentos gruesos,
consistencia, raíces, límite de horizonte, drenaje, permeabilidad y napa freática. Luego se
tomaron muestras de suelo de los horizontes representativos para llevarlos al laboratorio y
ser analizados.
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
111
En el laboratorio se analizaron la textura por el método del hidrómetro, la conductividad
eléctrica y la reacción (pH) en el extracto de relación suelo-agua 1:1, calcáreo total por el
método gasovolumétrico, materia orgánica por el método de Walkley y Black, fósforo disponible por el método de Olsen modificado y potasio disponible en el extractor acetato de amonio
1N pH. Asimismo, la capacidad de intercambio catiónico total por el método del acetato de
amonio 1N pH 7, los cationes cambiables calcio, magnesio, potasio y sodio en el
espectrofotómetro de absorción atómica y la acidez cambiable por el método de Yuan (extractor
cloruro de potasio 1N)
En gabinete se realizó la interpretación de los resultados de campo y de los análisis tomando como base el “Soil Survey Manual” (1993), el “Field Book for describing and
sampling soils”(1998) y las características ecogeográficas del lugar. Asimismo, la clasificación natural de los suelos se efectuó siguiendo las pautas establecidas por “Keys to
Soil Taxonomy” del 2003.
RESULTADOS Y DISCUSION
Descripción de los suelos de los sitios evaluados
En el cuadro 1 se muestra la clasificación taxonómica de los suelos evaluados, según el
Soil Taxonomy del año 2003; asimismo, en el cuadro 2 se presentan los análisis de caracterización de los suelos y en el cuadro 3 las características generales. Debe mencionarse que en los
núcleos 1, 3, 4 y 5 se realizó sólo una calicata y en el núcleo 2 se describieron cinco, en razón
de la mayor presencia de mejores árboles de caoba. En el Cuadro 2 se observa que todos los
suelos fueron no salinos (CE menor de 4 dS/m), sin presencia de carbonatos y sin problemas
de sodio cambiable (Porcentaje de sodio cambiable menor de 15)
Núcleo 1
Representado por el perfil 1. Presentó un perfil Oe-A-Bt1-Bt2-C, perteneciente al subgrupo
Typic Hapludalfs de la clasificación Soil Taxonomy. Se encontraba ubicado en una ladera de
paisaje colinoso, de relieve empinado y de pendiente 60%.
El horizonte O era de sólo 3 cm de espesor y estaba constituido por materiales orgánicos en diferente estado descomposición, principalmente de nivel medio. Presentaba un incremento del porcentaje de arcilla con la profundidad, siendo sus texturas franco arcillosa y
arcillosa. Sólo el horizonte A exhibía estructura granular y los inferiores bloques angulares,
apreciándose que la consistencia se volvía más firme con la profundidad debido al incremento
de arcilla. Se observó poca presencia de raíces en todo el perfil, predominando las finas y
gruesas. Como todo los suelos evaluados, los horizontes O y A fueron los más oscuros en
razón del mayor nivel de materia orgánica (negro el O y pardo el A), mientras que los horizontes Bt fueron pardos amarillento oscuros.
Con respecto a las propiedades químicas (Cuadro 2), este suelo exhibió una reacción moderadamente a fuertemente ácida (pH: 5,8 a 5,5), con niveles muy bajos a medios
de fósforo disponible (2,5 a 9 ppm) y crecientes de potasio disponible (65 a 311 ppm),
112
Anales Científicos UNALM
desde el nivel bajo hasta el alto con la profundidad. La capacidad de intercambio catiónico
(CIC) que representa la fertilidad potencial de un suelo fue media a alta (21,7 a 25,1 me/
100g), con altas concentraciones de calcio (17 a 21 me/100g) y magnesio cambiables (3,3
a 4,4 me/100g) encontrándose la acidez cambiable (aluminio más hidrógeno) en niveles
muy bajos (menor a 1%), no tóxicos. Los altos niveles de magnesio podrían afectar, por
antagonismo, la absorción de calcio y potasio en los horizontes Bt. El contenido de materia orgánica decreció con la profundidad, desde un nivel medio en el horizonte A (2,7%) a
niveles bajos en los horizontes inferiores (0,9%), consecuencia de la mayor acumulación
de materiales orgánicos en la superficie. La fertilidad química de este suelo fue media.
La permeabilidad era moderadamente lenta a lenta en el perfil pero el drenaje era
moderado a bueno (Cuadro 3) debido a la posición fisiográfica y pendiente del sitio.
Núcleo 2
En este núcleo se hicieron cinco calicatas.
Primer sitio
Definido por el perfil 2 . Se trataba de un suelo de escaso desarrollo genético con un
perfil Oe-A-AC-C, sobre un paisaje colinoso, de pendiente menor a 20%, pero el resto de la
ladera tenía pendientes mayores. Taxonómicamente, pertenecía al subgrupo Haplic Udarents.
El horizonte O era de 5 cm de espesor, constituido por materiales moderadamente
descompuestos y de color negro, bastante permeable, permitiendo una adecuada infiltración
del agua.
Los horizontes minerales eran de textura franco arenosa (Cuadro 2), buena aireación, y adecuada retención de agua mayormente en A y AC debido a la estructura granular
de estos horizontes. El horizonte C no presentaba estructura y era de consistencia suelta.
En los dos primeros horizontes se observaron raíces finas y gruesas en cantidades medias,
en cambio en C la proliferación de raíces era baja, y sólo del tipo gruesa. Este suelo fue el
que exhibió el color más oscuro de todos los evaluados, pardo oscuro a pardo en todo el
perfil.
Según lo observado en el Cuadro 2, era de reacción moderadamente a fuertemente ácida (pH: 5,9 a 5,2). Los niveles de materia orgánica (menor de 2%) y potasio disponible (menor de 100 ppm) fueron bajos, disminuyendo con la profundidad y los de fósforo
disponible (menor de 7 ppm) si bien también eran bajos se observó un ligero incremento
en el último horizonte. La CIC fue baja (entre 8 y 12 me/100g) como consecuencia de los
bajos niveles de arcilla, materia orgánica y pH, no existiendo antagonismo entre calcio y
magnesio, pero sí entre éstos y el potasio cambiable. No había problemas de toxicidad
por la acidez cambiable (menos de 1%). Su fertilidad química era muy baja.
La permeabilidad era rápida y el drenaje bueno (Cuadro 3), no sólo debido a sus propiedades físicas sino también a su relieve y pendiente.
Typic Hapludalfs
Udalfs
Alfisols
Hapludalfs
SUBORDEN GRAN GRUPO
SUBGRUPO
Arents
Udarents
Haplic Udarents
Udepts
Dystrudepts
Fluventic Dystrudepts
Eutrudepts
Dystric Eutrudepts
ORDEN
Entisols
Inceptisols
NUCLEO
2
2
2
5
1
2
3
4
PERFILES
2-4
3
6
9
1
5
7
8
Cuadro1. Clasificación Taxonómica de los suelos en los sitios evaluados en la zona de Alto Purús
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
113
0,12
0,22
0,15
0,11
0,37
0,27
0,23
2-3
3-1
3 -2
3 -3
4-1
4-2
5-1
0,16
0,18
0,21
0,34
0,19
0,89
0,28
0,36
0,39
0,38
0,39
0,41
0,25
0,31
6-1
6 -2
6-3
7-1
7-2
7-3
8-1
8-2
8-3
8-4
9-1
9-2
9-3
9-4
0,26
0,13
2-2
0,22
0,30
2-1
5 -3
0,23
1-3
5-2
0,34
1-2
%
34
32
34
42
34
46
38
60
22
34
34
46
54
46
22
26
30
58
60
20
32
22
72
72
68
20
18
32
dS/m
0,24
Arena
C.E.
1-1
Muestra
32
34
36
34
24
18
22
22
22
24
40
28
24
26
30
32
40
22
24
26
28
38
12
14
20
32
36
34
%
Limo
34
34
30
24
42
36
40
18
56
42
26
26
22
28
48
42
30
20
16
54
40
40
16
14
12
48
46
34
%
Arcilla
Análisis Mecánico
Franco Arcilloso
Franco Arcilloso
Franco Arcilloso
Franco
Arcilla
Franco Arenosa
Arcilla
Franco Arenoso
Arcilla
Arcilla
Franco
Franco
Fco. Arc. Aren.
Fco.Arc. Aren.
Arcilla
Arcilla
Franco Arcilloso
Fco. Arc. Aren.
Franco Arenoso
Arcilla
Arcilla
Arcilla
Franco Arenoso
Franco Arenoso
Franco Arenoso
Arcilla
Arcilla
Franco Arcilloso
Textura
6,0
6,4
6,5
6,9
5,0
5,2
5,0
5,9
4,8
4,5
4,7
4,8
5,0
5,3
4,9
5,1
5,3
6,1
5,6
4,6
4,5
4,7
5,2
5,6
5,9
5,5
5,5
5,8
pH
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
%
CaCO3
0,61
1,04
1,33
1,47
0,32
0,46
0,90
0,75
0,61
0,61
0,75
0,17
0,32
0,75
0,90
0,61
1,04
0,46
1,18
0,46
1,04
1,33
0,32
0,46
1,18
0,9
1,04
2,77
%
MO
4,2
2,5
7,6
3,4
1,7
1,7
1,7
3,4
1,7
1,7
3,4
6,7
2,5
1,7
2,5
1,7
2,5
2,5
3,4
1,7
2,5
2,5
6,7
3,4
4,2
2,5
9,2
5,1
ppm
P
28
42
60
70
237
34
142
190
150
45
48
47
27
135
168
48
87
20
60
222
40
133
35
52
98
311
131
65
ppm
K
29,01
28,89
30.999
29,88
38,4
19,27
20,34
9,26
21,79
21,55
10,69
26,10
23,11
25,55
23,08
24,21
17,13
15,10
15,09
32,95
19,22
19,32
8,88
10,13
12,60
24,96
21,73
25,16
CIC
27,16
26,49
27,31
26,11
29,54
14,16
15,45
7,48
13,83
9,38
7,09
19,82
17,93
20,15
17,07
19,28
14,27
12,08
12,14
15,62
7,96
13,03
7,31
8,62
10,64
19,87
17,44
21,32
Ca2+
1,36
2,02
3,15
3,28
7,48
4,39
4,05
1,02
6,27
4,19
2,35
4,84
4,15
4,59
4,79
4,29
2,34
2,67
2,32
7,35
3,85
4,06
1,12
1,12
1,39
4,46
3,61
3,32
cmol (+) Kg
Cambiables
Mg2+
Cuadro 2. Análisis de caracterización de los suelos de los sitios evaluados
0,21
0,16
0,28
0,33
0,54
0,11
0,39
0,53
0,36
0,16
0,17
0,15
0,10
0,37
0,34
0,15
0,21
0,09
0,16
0,48
0,11
0,38
0,11
0,13
0,24
0,24
0,25
0,17
K+
0,21
0,22
0,25
0,16
0,35
0,42
0,26
0,16
1,57
0,71
0,20
0,22
0,20
0,21
0,12
0,23
0,20
0,26
0,21
1,08
0,42
0,24
0,23
0,19
0,22
0,28
0,28
0,24
Na+
0,49
0,19
0,19
0,07
3,76
7,11
0,88
1,07
0,73
0,23
0,76
0,26
0,11
-
0,26
8,42
6,88
1,61
0,11
0,07
0,11
0,11
0,15
0,11
me/100
Al3+ + H+
114
Anales Científicos UNALM
Residual
Residual
2
3
8
9
4
5
Residual
6
Residual
Residual
Residual
Residual
5
7
Residual
4
3
2
Residual
1
1
Material
Parental
Perfil
Núcleo
Colina baja
Colina baja
Colina baja
Colina baja
Colina baja
Colina baja
Colina baja
Colina baja
Colina baja
Fisiografía
80
50
13
70
50
47
15
< 20
60
%
Pendiente
80
100
100
120
120
80
100
100
100
(cm)
Efectiva
Prof.
Fco. arenoso
Arcilla
Arcilla
Arc. Arenoso
Franco
Arcilla
algo
Bueno
Bueno
a bueno
Moderado
Mod. lenta
Mod. lenta
Moderada
Mod. lenta
lenta
Bueno
Mod. lenta a
a bueno
rápida
Moderada a
Lenta
Moderado
excesivo
Rápido a
Franco
a bueno
Moderado
Rápida
lenta
Bueno
Mod. lenta a
a bueno
Permeabilidad
Moderado
Drenaje
arenoso
Arcilla
arenoso
Franco
Arcilla
dominante
Textura
Baja
Media a
Media a Baja
Baja
Media a
Media
Media
Baja
Media a
Baja
Media a
Muy baja
Media
Química
Fertilidad
Cuadro 3. Características generales de los Suelos de los sitios evaluados en la zona del Alto Purús
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
115
116
Anales Científicos UNALM
Segundo sitio
Caracterizado por el perfil O-A-Bw1-Bw2-C (perfil 3), perteneciente al subgrupo Fluventic
Dystrudepts de la clasificación Soil Taxonomy. Se encontraba localizado en un paisaje colinoso
de relieve ligeramente inclinado y de pendiente 15%.
El horizonte O era de 5 cm de espesor siendo el único de color oscuro (negro) y que
presentaba una adecuada aireación, permeabilidad e infiltración.
Similar al suelo del primer núcleo, el porcentaje de arcilla se incrementaba con la
profundidad pero debido a una acumulación residual y no iluvial (Cuadro 2). Era de textura
arcillosa, estructura granular en el horizonte A y de bloques en los horizontes B, apreciándose
que en éstos la consistencia era firme a muy firme, resultando en una permeabilidad lenta, alta
retención de agua y baja aireación. Sólo en el horizonte A la proliferación de raíces finas y
gruesas era media, en Bw1 baja y en Bw2 no se observaron raíces. El color del suelo en todo
el perfil era pardo.
En el Cuadro 2 se muestran los resultados de los análisis. Su reacción fue muy fuertemente ácida (pH: 4,5 a 4,7). Los niveles de materia orgánica (menor de 2%), fueron bajos y
de fósforo disponible (menor de 3 ppm) muy bajos disminuyendo con la profundidad; en cambio los de potasio disponible fueron bajos en Bw1 (40 ppm) y medios en A y Bw2 (133 y 222
ppm respectivamente). La CIC fue media a alta (19 a 32,9 me/100g) incrementándose con la
profundidad, lo cual se relacionó con el aumento en el contenido de arcilla. Las concentraciones de magnesio cambiable fueron altas (3,8 a 7,3 me/100g) pudiendo afectar al calcio y
potasio cambiables. El rango de acidez cambiable estuvo entre 8 y 35%, niveles bajos. La
fertilidad química fue media a baja.
A pesar que se trataba de un suelo arcilloso, y la pendiente no era alta, el drenaje era
moderado a bueno (Cuadro 3) porque se observó en campo que la pendiente aumentaba
significativamente sólo unos metros más allá del sitio evaluado en dirección a un fondo de
quebrada, situación que caracteriza a las caobas que se ubican en zonas de pendientes bajas
y largas.
Tercer sitio
Representado por el perfil O-A-C (perfil 4), suelo de escaso desarrollo genético, muy
poco desarrollado, perteneciente al subgrupo Haplic Udarents de la clasificación Soil Taxonomy.
Se localizaba en un paisaje colinoso, de relieve moderadamente empinado y de pendiente
47%. Sus características eran similares al suelo del primer sitio, excepto que en este suelo no
se detectó el horizonte transicional AC.
Predominaba la fracción arena en el perfil, con texturas franco arenosa y franco arcillo
arenosa (Cuadro 2), alta aireación, colores pardos y permeabilidad rápida a moderada. La
estructura fue granular en A, con buena retención de agua, proliferando raíces finas y gruesas
en niveles medios. En el horizonte C, las raíces fueron pocas, no presentando estructura y
siendo de consistencia firme. Era de reacción moderadamente a ligeramente ácida (pH: 5,6 a
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
117
6,1), con niveles bajos de materia orgánica (menor de 2%) y potasio disponible (menor de 100
ppm) y muy bajos de fósforo disponible (2,3 a 2,6 ppm), los cuales disminuían con la profundidad. La CIC (15 me/100g), calcio y magnesio cambiables se hallaban en concentraciones
medias. No existían problemas de acidez cambiable (menor de 5%). Su fertilidad química era
media a baja.
Presentaba un drenaje rápido a algo excesivo (Cuadro 3) a causa de sus propiedades
físicas, su relieve y pendiente.
Cuarto sitio
Caracterizado por el perfil O-A-Bt1-Bt2-C (perfil 5) Se. ubicaba en un paisaje colinoso,
de relieve moderadamente empinado y pendiente 50%. Taxonómicamente, pertenecía al subgrupo
Typic Hapludalfs.
Presentaba propiedades físicas (textura, estructura, permeabilidad, consistencia y color)
similares al suelo del núcleo 1, observándose un aumento del nivel de arcilla (Cuadro 2) con la
profundidad (de 30 a 48%) debido al proceso de iluviación.
En cuanto a las propiedades químicas (Cuadro 2), existía también similitud con el
suelo mencionado pero con pequeñas diferencias. Era de reacción fuertemente a muy fuertemente ácida (pH: 5,3 a 4,9), con bajos niveles de materia orgánica (menor de 2%), muy bajos
de fósforo disponible (menor de 3 ppm) y bajos a medios de potasio disponible (48 a 168 ppm),
apreciándose una disminución para estos parámetros en el horizonte Bt1 y luego un aumento
en el horizonte Bt2. La CIC era media (17 a 24 me/100g), con altos tenores de calcio (14 a 19
me/100g) y magnesio cambiable (2,3 a 4,7 me/100g) y sin riesgo de toxicidad por acidez
cambiable (menor de 4%). Debido a las altas concentraciones de magnesio, podría existir un
bloqueo en la absorción de calcio y potasio por parte de las raíces en los dos horizontes Bt. La
fertilidad química fue media.
El drenaje era moderado a bueno (Cuadro 3) a pesar de los altos niveles de arcilla,
siendo favorecido por el relieve y pendiente de este sitio.
Quinto sitio
Caracterizado por el perfil O-A-AB-Bw-C (perfil 6), perteneciente al subgrupo Dystric
Eutrudepts de la clasificación Soil Taxonomy. Se ubicaba en un paisaje colinoso, de relieve
fuertemente empinado y de pendiente 70%.
El horizonte O era de 4 cm de espesor, muy oscuro, muy permeable, permitiendo una
adecuada infiltración de agua dentro del perfil. Los dos primeros horizontes minerales, A y AB,
eran franco arcillo arenosos (Cuadro 2), de estructuras granular y bloques subangulares respectivamente, baja aireación, a alta retención de agua y permeabilidad moderadamente lenta.
La consistencia era friable a firme, observándose raíces finas, medias y gruesas en mayor
proporción en el horizonte A que en el B. El horizonte B era de textura franca, estructura
bloques subangulares, consistencia firme, de baja aireación y alta retención de agua. Se ob-
118
Anales Científicos UNALM
servaron pocas raíces, sólo finas. El color variaba de pardo oscuro a pardo con la profundidad,
relacionado con los contenidos de materia orgánica.
De acuerdo a los análisis (Cuadro 2), era de reacción fuertemente a muy fuertemente
ácida (pH: 5,3 a 4,8), con niveles bajos de materia orgánica (menos de 2%) y fósforo disponible
(menos de 7 ppm) y medios a muy bajos de potasio disponible (135 a 27 ppm), disminuyendo
con la profundidad a excepción del fósforo. Los niveles de CIC fueron medios a altos (23 a 26
me/100g) y las concentraciones de calcio (17 a 20 me/100g) y magnesio (4,1 a 4,8 me/100g)
fueron altas, hallándose este última en niveles tan altos que podría afectar la absorción de
calcio y potasio. La acidez cambiable fue baja (menos de 5%) y su fertilidad química fue
media.
A pesar de no presentar buenas propiedades físicas el drenaje era bueno (Cuadro 3),
debido a la fuerte pendiente, relieve y niveles medios de arcilla.
Núcleo 3
Representado por el perfil O-A-Bt1-Bt2-C (perfil 7), perteneciente al subgrupo Typic
Hapludalfs de la clasificación Soil Taxonomy. Se localizaba en un paisaje colinoso, de relieve
ligeramente inclinado y de pendiente 13%.
El horizonte O era de 5 cm de espesor, de color negro y de buena permeabilidad e
infiltración. El horizonte A era de textura franca (Cuadro 2) y los subyacentes arcillosos,
incrementándose el porcentaje de la fracción arcilla (de 26 a 56%) con la profundidad debido al
proceso de iluviación. Sólo el horizonte A presentaba estructura granular y consistencia friable
y mayor proliferación de raíces del tipo fino y grueso. Los horizontes Bt eran de estructura
bloques angulares y subangulares, consistencia firme y pocas raíces, finas y gruesas en Bt1
y sólo gruesas en Bt2. El color era pardo amarillento a pardo oscuro.
Según los resultados de los análisis (Cuadro 2), era de reacción muy fuertemente
ácida (pH:4,5 a 4,8). Los niveles de materia orgánica (menor de 1%) fueron muy bajos, y de
fósforo disponible muy bajos (menor de 3,5 ppm), disminuyendo con la profundidad, y el potasio
fue bajo en A y Bt1 (48 y 45 ppm, respectivamente) y de nivel medio en Bt2 (150 ppm). La CIC
fue baja en A (10,6 me/100g) y media a alta en los Bt (21 a 25,7 me/100g) debido al incremento
de arcilla, hallándose el magnesio en niveles altos en relación al calcio y potasio, pudiendo
afectar su absorción. Los valores de acidez cambiable se hallaron entre 29 y 46%, niveles
medios. Es por todo ello, que la fertilidad química de este suelo fue media a baja.
La permeabilidad era moderadamente rápida a lenta y el drenaje moderado a bueno
(Cuadro 3) en razón de la dirección y aumento del grado y longitud de la pendiente a pocos
metros del sitio, cambiando el relieve a empinado.
Núcleo 4
Caracterizado por el perfil O-A-Bt1-Bt2-C (perfil 8), perteneciente al subgrupo Typic
Hapludalfs de la clasificación Soil Taxonomy. Se encontraba en un paisaje colinoso, de relieve
empinado y pendiente 50%.
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
119
El horizonte O fue el de mayor espesor determinado en este estudio, 6 cm, presentando materiales orgánicos en estados de descomposición ligero y moderado. Además, permitía
una adecuada infiltración del agua dentro del perfil. El horizonte A era de textura franco arenosa (Cuadro 2), buena aireación, moderada retención de agua, estructura granular en mayor
proporción que bloques subangulares. La proliferación de raíces era media y de todo tipo: finas,
medias y gruesas. En los horizontes inferiores se observó un incremento irregular en el contenido de la fracción arcilla (entre 18 y 42%), siendo las texturas arcilla y arcilla arenosa (Cuadro
2). La permeabilidad era lenta a moderadamente lenta debido que los horizontes Bt eran de
estructura bloques y el C masivo, sin estructura y consistencia firme a muy firme. Se observaron raíces sólo hasta Bt2, del tipo finas y en Bt1 finas y gruesas, en ambos casos en niveles
bajos. Este perfil fue el que más variación mostró en cuanto a colores: pardos amarillento en A,
pardo en Bt1, pardo fuerte en Bt2 y pardo pálido en C.
Este suelo era de reacción moderadamente ácida en el horizonte A (pH: 5,9) y fuertemente a muy fuertemente ácida (pH: 5,2 a 4,7) en los horizontes inferiores. Asimismo se
aprecia en el Cuadro 2 que los niveles de materia orgánica (menos de 1%), y de fósforo disponible fueron muy bajos (menor de 3,5 ppm), disminuyendo con la profundidad. El potasio exhibía un comportamiento irregular disminuyendo desde niveles medios en el horizonte A (190
ppm) a muy bajos en el horizonte Bt2 (34 ppm) y luego aumentando a niveles medios en el
horizonte C (237 ppm). La CIC aumentó con la profundidad (de 9 a 38 me/100g) relacionado
con un incremento en el contenido de arcilla. Las concentraciones de calcio y magnesio fueron
bajas en A (7 y 1 me/100g, respectivamente) y altas en los tres horizontes restantes (superior
a 14 me/100g para calcio y entre 4 y 7 me/100g para magnesio); sin embargo los niveles de
magnesio fueron tan altos con respecto a los del calcio y potasio, que podrían afectar la
absorción de estos últimos. No existían problemas toxicidad por acidez cambiable (menos de
1%). Su fertilidad química era media a baja. Presentaba buen drenaje debido a su fuerte
pendiente y relieve moderadamente empinado (Cuadro 3).
Núcleo 5
Representado por el perfil O-A-AB-Bw-C (perfil 9), perteneciente al subgrupo Dystric
Eutrudepts de la clasificación Soil Taxonomy. Se localizaba en un paisaje colinoso, de relieve
empinado y pendiente 80%.
Presentaba un horizonte O de 4 cm de espesor, de color negro, predominando materiales orgánicos en ligero y moderado estado de descomposición. Debido a su alta porosidad, la infiltración de agua era adecuada. La textura era franca en el horizonte A y franco
arcillosa en el resto de horizontes, observándose un incremento de la fracción arcilla (de 24
a 34%) con la profundidad (Cuadro 2) indicando la acumulación residual de partículas finas.
Predominaba la estructura de bloques subangulares incluso en el horizonte A, aunque en
éste se observaron también agregados del tipo granular. El horizonte C no presentó estructura, siendo masivo. Los tipos de raíces que predominaban eran finas y medias, en niveles
medios en A y bajo en BA y Bw, no apreciándose en C. La permeabilidad era moderada a
moderadamente lenta en razón del incremento de la fracción arcilla. El horizonte A fue el
más oscuro de todos los horizontes minerales, de color pardo oscuro, siendo los restante
pardo rojizos.
120
Anales Científicos UNALM
En el Cuadro 2 se puede observar que este suelo fue el que mayores valores de pH
presentó, llegando a ser neutro el horizonte A (pH:6,9) y ligeramente a moderadamente ácidos
los subyacentes (pH: 6,5 a 6,0). Los niveles de materia orgánica (menos de 2%) y potasio
disponible (menos de 100 ppm) fueron bajos, decreciendo con la profundidad. Los tenores de
fósforo disponible fueron muy bajos a medios (2,5 a 7,6 ppm), mostrando un comportamiento
irregular con la profundidad. Los valores de CIC y calcio fueron los más altos del estudio (la
CIC entre 28 y 30,9 me/100g) y el calcio entre 26,1 y 27,3 me/100g). En los tres últimos
horizontes, los altos niveles de calcio podrían bloquear la absorción de magnesio y potasio.
Sólo presentó acidez cambiable en el último horizonte, el C, en valores muy bajos (0,3%).
El drenaje era bueno (Cuadro 3) explicándose por la fuerte pendiente del terreno y a su
relieve empinado.
CONCLUSIONES
1. Taxonómicamente, los suelos pertenecen a los subgrupos Haplic Udarents, Fluventic
Dystrudepts, Dystric Eutrudepts y Typic Hapludalfs de acuerdo a la clasificación Soil
Taxonomy.
2. El material parental de todos los sitios evaluados fue residual, proveniente de la
meteorización de areniscas y argilitas. Sin embargo, debe mencionarse que en las zonas cercanas a los ríos y ciertas quebradas el material era transportado, del tipo aluvial;
en estas áreas no se realizaron calicatas.
3. Los suelos evaluados fueron moderadamente profundos a profundos, encontrándose cierta restricción a la penetración de las raíces debido a la presencia de capas duras de
arcilla.
4. Los sitios evaluados pertenecían al subpaisaje colina baja del gran paisaje colinoso con
laderas cortas y largas y con pendientes entre 13 y 80%. Se observaron también en el
área del proyecto, lomadas y valles intercolinosos que son paisajes del gran paisaje
colinoso, además del gran paisaje de planicie, conformado por terrazas aluviales y llanuras de inundación localizándose en las zonas aluviales de ríos y algunas quebradas.
5. Todos los suelos evaluados presentaban un horizonte orgánico O superficial de espesor
máximo de 6 cm, de color oscuro, la mayoría de color negro y de excelente porosidad y
aireación, favoreciendo la infiltración del agua dentro del perfil.
6. La fertilidad química de estos suelos fue media a baja, con bajos niveles de materia
orgánica, fósforo disponible, medios a bajos de potasio disponible y medios a altos de
calcio y magnesio cambiables, pudiendo existir bloqueo o antagonismo entre este dos
últimos. Los valores de CIC fueron medios a altos en la mayoría de sitios, mostrando los
suelos de textura franco arenosa niveles bajos de CIC. La mayoría presentaba pH superiores a 5,0, desde muy fuertemente ácidos hasta ligeramente ácidos, exhibiendo el
suelo del núcleo 5 los mejores pH: ligeramente ácidos a neutros. La acidez cambiable
(aluminio más hidrógeno) fue baja, excepto en el núcleo 3.
CARACTERIZACION DE SUELOS EN AREAS CON PRESENCIA DE CAOBA
(Swietenia macrophylla King) AL ESTADO NATURAL EN EL ALTO PURUS1
121
7. Desde el punto de vista de textura, se pueden dividir estos suelos en tres grandes grupos: el primero, franco arenoso, (suelos 2 y 4); el segundo, arcilloso (suelos 1, 3,5,7,8 y
9); y el tercero, franco arcillo arenoso (suelo 6)
8. Los suelos franco arenoso mencionados en el acápite anterior exhibieron buena estructura, porosidad, retención de agua, aireación y consistencia, encontrándose evidencia de
remoción antrópica en estas áreas. Respecto a cuál fue el mejor horizonte mineral de
cada sitio, definitivamente fue el A por su mejor estructura (granular), mayor nivel de
materia orgánica y de fertilidad.
9. El drenaje era moderado a algo excesivo, a pesar en algunos casos las texturas eran
arcillosas, explicándose por el grado y longitud de la pendiente donde se ubican los
árboles de caoba.
10. La mayor proliferación de raíces se halló en el horizonte A, que fue el más fértil química,
física y biológicamente.
BIBLIOGRAFÍA
-
Cárdenas, L. y M. Vásquez 1987. Alcances ecológicos – silviculturales de la especie
Swietenia macrophylla King. En: Matero. Año 1 (1): 18:19.
-
Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú 1988. Geología de los cuadrángulos de
Palestina, Curanjillo, Puerto Esperanza, Río Curanja, Balta, Alerta, Río Cocama y Río
Yaco.
-
Lamb, 1966 Mahogany of Tropical America. The University of Michigan Press.
-
Mayhew, J. and A.C. Newton 1998. The Silviculture of Mahogany. Institute of Ecology
and Resource Management. University of Edingburg UK.
-
Perú Forestal. 2000. Caoba: Silvicultura de una especie valiosa 1:10 – 11
-
Schoeneberger, P.J., D. A. Wysocki and E. C. Benham. 1998. Field Book for describing
and sampling soils. National Soil Survey Center. United States Department of
Agriculture. Lincoln, Nebraska.
-
United States Department of Agriculture. 1993. Soil Survey Manual.
Handbook No. 18
-
United States Department of Agriculture 2003. Keys to Soil Taxonomy. Ninth Edition.
-
Xilema. 1998. Silvicultura – Ficha Técnica: Caoba Swietenia macrophylla. Año 1. 1:13.
122
Anales Científicos UNALM
ABONADOS DE FONDO, SOSTENIMIENTO Y COMPLEMENTOS FOLIARES
EN EL CULTIVO DE ESPÁRRAGO EN ICA
Guillermo Aguirre Yato1
Sady García Bendezú2
RESUMEN
En un Typic Ustifluvents del valle de Ica, se realizó un ensayo de abonamiento en
espárrago (Asparagus officinalis L.), con la finalidad de comparar las respuestas del cultivo
ante la aplicación de dosis de fertilización normales y dobles de la normales, complementadas con abonos de fondo y aplicaciones foliares de microelementos carenciales y moderadamente carenciales: y determinar si se justifica la tendencia de los productores de espárrago
de Ica, al uso de elevadas dosis de fertilización, vía suelo o foliar. Se consideró dosis normal
a la formulada en función al diagnóstico de la fertilidad del suelo y al estado nutricional de la
plantación; en este caso, el híbrido UC-157-F1 de 4 años de edad, para producción de espárragos verdes.
La evaluación se hizo en términos de las características morfológicas del cultivo,
la biomasa estacional producida y el rendimiento de turiones comerciales. No se encontró
diferencia estadística en los rendimientos ni en la calidad de espárrago producido con la
fórmula normal (235-140-155-45) y doble normal (470-280-310-90) Kg/Há de N-P2O5-K2OMgO. Los abonados de fondo y complementos foliares con microelementos, utilizando
fuentes inorgánicas o quelatadas, no mejoraron, estadísticamente, a la dosis normal formulada, siendo la altura de plantas el único parámetro biométrico entre los evaluados, que
presentó diferencias estadísticas, sin que ello influyera en los rendimientos.
Los resultados ratifican que el sobreabonamiento de las esparragueras es innecesario.
Palabras clave: espárrago, fertilización, nutrición mineral.
ABSTRACT
A fertilization experiment was made in a Typic Ustifluvents from the Ica Valley, using
asparagus (Asparagus officinalis L.) in order to compare the crop response to applying normal
1
2
Profesor Asociado Dpto. Académico de Suelos UNALM
Profesor Auxiliar Dpto. Académico de Suelos UNALM
ABONADOS DE FONDO, SOSTENIMIENTO Y COMPLEMENTOS FOLIARES
EN EL CULTIVO DE ESPÁRRAGO EN ICA
123
and double fertilization rates, joined with deeply dug fertilizers and foliar spraying of deficient
and moderately deficient micronutrients and justifying the trend between the asparagus growers
in Ica, to applying high fertilization doses, through soil or foliage. The normal rate was set as
a function of soil fertility diagnose and nutritional status of the crop, by the way, a 4 years old
asparagus field UC-157-F1 hybrid, destined to green sprouts production.
Evaluation was made in terms of crop morphology, seasonal biomass produced and
yield of marketable sprouts. No statistical differences were found neither in yield nor quality of
asparagus produced with normal (235-140-155-45) and double doses (470-280-310-90) Kg/Ha
of N-P2O5-K2O-MgO. The deeply dug fertilizers and foliar sprayings with micronutrients, using
inorganic salts or chelates as sources, did not improve statistically, to the normal rate. The
plant height was the only biometric measure, within evaluated ones, the presented statistic
differences, but those differences did not affect the yields.
The results seem to confirm that over-fertilization in asparagus fields is an unnecessary
practice.
Key words: asparagus, fertilization, mineral nutrition.
INTRODUCCIÓN
En nuestro país se cultiva espárrago desde 1949, pero su mayor expansión fue a partir
de 1986, hasta ocupar el segundo lugar en las hortalizas, después del maíz-choclo (Delgado
de la Flor, 1990), con un desarrollo agroindustrial consistente y sostenido. El espárrago en
Perú se ha convertido en el primer producto agropecuario de exportación no tradicional y el
tercero, luego del café y el algodón, dentro de los productos agropecuarios (Instituto de Comercio Exterior, 1990). En 1997, el área esparraguera nacional llegó a 20 000 Há (Paz Silva,
1997), utilizando tecnología avanzada
En la provincia de Ica se tienen cultivadas 6 500 Há, destacando por su elevada producción, debido al buen clima, que permite una mayor longevidad de las plantaciones, llegándose a producir más de 20 TM/Há.
El auge alcanzado por este cultivo originó una intensiva difusión comercial para el uso de
altas dosis de fertilizantes químicos, abonos foliares y reguladores de crecimiento vegetal, que
ha sido aceptada por la mayoría de agricultores, sin la debida justificación técnica y económica.
El presente trabajo, pretende demostrar la posibilidad de reducir las elevadas dosis de fertilizantes, sin afectar los rendimientos obtenidos, ni la calidad del producto cosechado, planteándose
los siguientes objetivos:
-
Determinar los efectos del abonado de fondo, sostenimiento y complemento foliar
con microelementos carenciales, planificado en función de la fertilidad del suelo y
el estado nutricional del cultivo de espárrago.
Anales Científicos UNALM
124
-
Comparar los efectos de la misma fórmula, con una dosis de sostenimiento doble
a la normal, en campaña de producción anual.
-
Evaluar los efectos del guano de corral, como abono orgánico de fondo, aplicado
solo o complementado con macro y micronutrientes.
Determinar la influencia de las aspersiones foliares de microelementos carenciales
y generales, con fuentes quelatadas y sales inorgánicas.
-
Para la evaluación de los resultados se tienen en cuenta las características morfológicas
del cultivo, la biomasa estacional producida, el rendimiento unitario y la cantidad de turiones
cosechados.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
En el valle agrícola de Ica, las plantaciones ocupan suelos distribuidos en 6
consociaciones. Los rendimientos oscilan entre 2750 y 8000 Kg/Há en cosechas semestrales,
con un 40 a 65% de calidad exportable en fresco (Asociación de Productores de Espárrago
de Ica, 1993). El mismo estudio señala que las esparragueras sobre suelos de Clase A1 en
Ica, producen 36.5 y 9.5 T.M./Há de follaje fresco y seco, respectivamente. Las plantas alcanzan alturas de 1.92 a 2.19 m y tienen 14.7 a 15.2 tallos por corona.
Es muy escasa la información sobre ensayos de fertilización en espárragos en
Ica., Plantaciones de un año de edad, no mostraron diferencias estadísticas en sus rendimientos, cuando se aplicaron fertilizantes nitrogenados (90 y 180 Kg/Há), fosfatados (50 y
100 Kg/Há) y potásicos (40 y 80 Kg/Há) en arreglo factorial (Grados, 1989). Tampoco se
han reportado diferencias en los rendimientos de esparragueras de 2 años de edad, con
ensayos de fórmulas de abonamiento menores de 200-150-100 Kg/Há de N-P2O5-K2O.
(Lévano, 1990; Elías, 1991).
Para un adecuado rendimiento, la nutrición del espárrago debe ser completa y balanceada; debe contemplar todos los elementos que son necesarios para la planta y aplicarlos
en las proporciones convenientes para su mejor aprovechamiento en la producción de cosecha (Román, 1993). La fertilización debe asimismo ser global, pues el follaje del espárrago
también absorbe nutrientes. En Ica, las plantaciones esparragueras mayores de 2 años
producen 39.0 T.M./Há de materia seca, 70 % de la cual se encuentra en la parte aérea de
las plantas (Guerrero, 1993). La extracción promedio de macroelementos esenciales por el
cultivo del espárrago en Kg/Há es 440, 49 y 470 para el nitrógeno, fósforo y potasio respectivamente. La planta extrae asimismo aproximadamente 145 Kg de calcio, 40 Kg de magnesio,
8.8 Kg de hierro, 0.25 Kg de zinc, 0.10 Kg de cobre y 1 Kg de boro por hectárea (Guerrero,
1993).
El requerimiento total de nutrientes de la planta (incluyendo parte aérea, corona,
raíces y turiones) es el doble que los referidos anteriormente; para una cosecha de 13.9
T.M./Há, los turiones extraen 45 Kg/Há de nitrógeno, 4.5 Kg/Há de fósforo y 33 Kg/Há de
ABONADOS DE FONDO, SOSTENIMIENTO Y COMPLEMENTOS FOLIARES
EN EL CULTIVO DE ESPÁRRAGO EN ICA
125
potasio, lo que representa aproximadamente el 10% de la extracción de la parte aérea (Guerrero, 1993).
En nuestro medio, como consecuencia de la escasa investigación y el bajo porcentaje
de la inversión total que representa el rubro de fertilizantes (6-10%), estos se vienen usando
exageradamente, en muchos casos (Sánchez, 1992).
Experiencias en Chile y España, demuestran que el espárrago tiene una alta
respuesta a las aplicaciones de nitrógeno y potasio; mediana al fósforo, calcio, magnesio
y hierro; y baja a las aplicaciones de cobre, zinc, manganeso y boro. La absorción por
las plantas de los nutrientes aplicados vía foliar puede ser de 2 a 30 veces más eficiente
en el tiempo que aplicados al suelo, dependiendo del nutriente en cuestión (Sánchez,
1992).
MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo se realizó en la campaña agrícola 1995, en el fundo “San Jorge” del caserío
de Cachiche, provincia de Ica. En un suelo perteneciente a la consociación Ica (Typic
Ustifluvents) franco arenoso, pardo oscuro en húmedo; granular fino, débil; moderadamente
alcalino, bajo en carbonatos, no salino, profundo y con buen drenaje. La capa superficial (0 –
30 cm) presentó 1.2 % de materia orgánica, 12 ppm de fósforo disponible y 465 ppm de potasio
disponible, con una capacidad de intercambio catiónico moderadamente alta (21.5 cmol(+)/
Kg). Por debajo de 80 cm de la superficie presentan un estrato de arena media, grano simple,
suelto y de rápida permeabilidad.
Como material biológico se eligió una esparraguera de 4 años de edad, con el
híbrido UC-157, F1; con población uniforme (1.5 m de distancia entre surcos, 0.30 m entre
las coronas), para producción de espárrago verde. Análisis químicos del follaje previos al
ensayo indicaron contenido bajo de magnesio (0.13 %), zinc (16 ppm), boro (34 ppm) y
cobre (9 ppm); y moderadamente bajo de nitrógeno (2.15 %), hierro (180 ppm) y manganeso (50 ppm). Los contenidos foliares de fósforo, potasio, calcio y azufre fueron normales.
El campo experimental fue regado por gravedad, con mangas de plástico y válvulas de
salida en cabecera, empleándose exclusivamente, aguas subterráneas captadas mediante
pozos tubulares. La demanda de agua del cultivo se estimó en 12 000 m3/Há anuales, con una
eficiencia del 70%.
Los tratamientos en estudio tuvieron como base el sistema de abonamiento utilizado por el fundo, planteándose tratamientos con algunas variaciones en los abonados
de fondo, sostenimiento y complementos foliares (Cuadro Nº 1):
a)
Abonamiento de fondo (AF).
Se aplicaron 20 T.M./Ha de guano de corral, 60-150-100-80 Kg/Ha de N-P2O5-K2OMgO y microelementos (5.8-5.0-2.2 Kg/Ha de zinc, cobre y boro), a los dos días
Anales Científicos UNALM
126
Cuadro N° 1 : Tratamientos de fertilización ensayados
N°
Simbología
1
O
2
GC
3
AF
4
AS1
5
AS2
6
AS1+GC
7
AS2+GC
8
AF+AS1
9
AF+AS2
10
AF+AS1+FF1
11
AF+AS1+FF2
12
AF+AS1+FF3
13
AF+AS2+FF1
14
AF+AS2+FF2
15
AF+AS2+FF3
de iniciada la nueva campaña. Como fuentes de fertilizantes se utilizó: fosfato
diamónico (18–46-0), sulpomag (0-0-22-18% MgO), ZnSO4.7H2O (23 % Zn),
CuSO4.5H2O (25 % Cu) y Na2B4O7.10H2O (11 % B).
b)
Abonados de sostenimiento (AS)
Comprende las siguientes dosis:
AS1: Dosis normal.
Se aplicaron 235-140-155-45 Kg/Há de N-P2O5-K2O-MgO respectivamente. La ter
cera parte del nitrógeno, con los demás nutrientes, se aplicó luego del abonado de
fondo, otra tercera parte del nitrógeno, en forma de urea, se aplicó 45 días después y la última tercera parte del nitrógeno, también como urea, se dio después
del primer corte del follaje.
ABONADOS DE FONDO, SOSTENIMIENTO Y COMPLEMENTOS FOLIARES
EN EL CULTIVO DE ESPÁRRAGO EN ICA
127
Fuentes de fertilizantes: fosfato diamónico, sulpomag, sulfato de amonio (21–0-0),
sulfato de potasio (0–0-50) y urea (46–0-0).
AS2: Dosis doble de la normal.
Duplica a las dosis normales de macroelementos (470-280-310-90), fraccionando,
también, el nitrógeno en 3 aplicaciones y utilizando las mismas fuentes de fertili
zantes.
c)
Fertilización foliar (FF).
Se hizo en tres formas:
FF1:
Aspersión de microelementos carenciales (B, Zn y Cu) en soluciones
acuosas de sales inorgánicas.
Se aplicaron 0.62 Kg/Há de boro en cuatro aspersiones de Na2B4O7.10H2O al
0.35%; 0.37 Kg/Há de zinc en dos aspersiones de ZnSO 4.7H 2O al 0.20%; y,
0.20 Kg/Há de cobre en 2 aspersiones de CuSO 4.5H 2O al 0.10%.
FF2:
Aspersión de microelementos carenciales (B, Zn y Cu) utilizando
quelatos de zinc y cobre.
Aplica las mismas cantidades de microelementos, cambiando las fuentes de zinc
y cobre por 2 aspersiones de soluciones EDTA-Zn al 0.50% y EDTA-Cu al 0.28%.
FF3:
Aspersión de microelementos carenciales (B, Zn y Cu) y moderada
mente carenciales (Fe y Mn) utilizando sales inorgánicas.
Consiste en el mismo tratamiento FF1, complementado con 2.50 Kg/Há de hierro
en 2 aspersiones de FeSO4.7H2O (19% Fe) al 1.65% y 0.20 Kg/Há de manganeso
en una aspersión con MnSO4.3H2O (26% de Mn) al 0.20%.
Para todas las aplicaciones foliares, el volumen aplicado fue de 400 litros de solu
ción por hectárea.
d)
Tratamientos adicionales.
-
Las mismas dosis de abonados de sostenimiento (AS1 y AS2), con 20 T.M./
Há de guano de corral (GC).
Aplicación de 20 T.M./Há de guano de corral solo.
Testigo sin fertilización (O)
Se utilizó un diseño de bloques completos al azar de 15 tratamientos con 4 repeticiones consistentes en parcelas de 27 m2 (6.0 * 4.5 m), con 3 surcos de espárrago. Las evaluaciones se hicieron en el surco central de cada parcela, sin considerarse los 50 cm extremos (7.50
m2 de área de control). Los parámetros evaluados al momento de la cosecha fueron:
Anales Científicos UNALM
128
1.
Altura de planta: con el empleo de una regla de madera de 3 m de longitud, se
midió la distancia desde el suelo hasta la punta del follaje extendido.
2.
Número de tallos por planta: se confeccionó una herramienta con dos dientes
separados a 30 cm, contándose los tallos contenidos entre los dientes.
3.
Pesos fresco y seco del follaje: se cortó el follaje de la planta entera y se pesó
en campo con la ayuda de una balanza. Una muestra fue llevada a estufa para
obtención del peso seco.
4.
Rendimiento del espárrago: se evaluó el rendimiento total y clasificado por
calidades (exportable en fresco y congelado).
La información de cada cosecha se registró en fichas de control diario, individualmente
por experimentales; a partir de las cuales se procesaron resúmenes semanales y totales del
rendimiento y calidad por tratamientos.
Los datos obtenidos fueron procesados estadísticamente, mediante análisis de variancia
y la comparación de promedios de Duncan, de cada característica evaluada.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El cuadro Nº 2 resume los resultados obtenidos para algunos tratamientos característicos. Los tratamientos de fertilización ensayados influyeron significativamente en la
altura de las plantas. El tratamiento 10 (abono de fondo más dosis de sostenimiento normal y aplicación foliar de elementos carenciales) presentó la mayor altura de planta con un
promedio de 1.85 m, en tanto que los tratamientos 8 y 12 ocuparon los últimos lugares,
con una altura menor de 1.65 m; es decir, 20 cm menos que el máximo alcanzado (Fig. Nº
1). Estos tratamientos corresponden al abonado de fondo con dosis de sostenimiento
normal, complementada con sales inorgánicas de B, Zn, Cu, Fe y Mn. Estos resultados
coinciden con los reportados anteriormente para el híbrido UC-157, cultivado sobre suelos
de la consociación Ica, que indicaron una altura que varió entre 1.92 a 2.19 m, con un
promedio de 1.96 m (Asociación de Productores de Espárrago de Ica, 1993).
No se encontraron diferencias estadísticas entre los tratamientos para el número
de tallos por corona, ni en el análisis de variancia ni en la comparación de promedios de
Duncan (aa = 0.05); el número de tallos por corona fluctuó entre 12.8 y 16.8 sin mostrar
ningún efecto por las diferentes modalidades de fertilización utilizadas. Se determinó diferencia significativa entre las repeticiones, lo cual puede explicarse por la diferente proporción de plantas masculinas y femeninas existentes en los bloques, observándose que las
plantas de sexo masculino, dan mayor número de tallos. El rango reportado para
esparragueras del UC-157, fue de 14.7 a 15.2 tallos por corona (Asociación de Productores de Espárrago de Ica, 1993).
El rendimiento de follaje fresco fue estadísticamente similar en todos los tratamientos exceptuando al testigo sin fertilización. La producción de biomasa osciló entre 28.47 a
ABONADOS DE FONDO, SOSTENIMIENTO Y COMPLEMENTOS FOLIARES
EN EL CULTIVO DE ESPÁRRAGO EN ICA
1.90
Altura (m)
1.85
1.80
1.75
1.70
1.65
1.60
1.55
0
AF+AS1
AF+AS2
AF+AS1+FF1 AF+AS2+FF1
Tratamientos
Fig Nº 1 : Altura de planta de tratamientos característicos
40.00
35.00
Peso (T.M./Há)
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0
AF+AS1
AF+AS2
AF+AS1+FF1
AF+AS2+FF1
Tratamientos
Fig. Nº 2 : Peso fresco del follaje de tratamientos característicos
129
Anales Científicos UNALM
130
35.53 T.M./Há (Fig. Nº 2), siendo el tratamiento 10 el que presentó el valor más alto, lo que
coincidió con la mayor altura de planta. De manera similar, los tratamientos ensayados no
mostraron diferencias estadísticas para el peso seco del follaje producido por parcela. Los
rendimientos de materia seca oscilaron entre 10.24 y 12.96 T.M./Há. La prueba de Duncan
(aa = 0.05) encontró que sólo el tratamiento testigo, que no recibió ningún abonado,
rindió menor cantidad de materia seca. Las esparragueras pueden producir 36.5 y 9.5
T.M./Há de follaje fresco y seco, respectivamente (Asociación de Productores de Espárrago de Ica, 1993).
La producción total de turiones osciló entre 14.8 y 21.5 T.M./Há (Fig. Nº 3). No se
encontraron diferencias significativas entre los tratamientos dentro del rango de producción indicada; éstas sin embargo se presentaron entre las repeticiones, pese a que se cauteló la uniformidad del campo experimental. La prueba de Duncan (aa = 0.05) muestra con los mejores
resultados (más de 20 T.M./Há) a los tratamientos 10 y 7, que corresponden en el primer caso,
al abonado de fondo con dosis de sostenimiento normal y aspersión de sales inorgánicas para
corregir carencias críticas de boro, zinc y cobre; y en el segundo caso a la aplicación de 20 T.M./
Ha de guano de corral con doble dosis de macroelementos. Asimismo, se observó el menor
rendimiento en el tratamiento 13 (abono de fondo, doble dosis de sostenimiento y complementos
foliares de micronutrientes B, Zn y Cu en sales inorgánicas).
En el rendimiento de turiones para exportación en fresco (Clases A y B) y para congelado (clase C), tampoco se obtuvieron diferencias estadísticas entre los tratamientos en ambas categorías de exportación excepción hecha para turiones de exportación en fresco en los
cuales la prueba de Duncan estableció diferencias sólo entre los tratamientos 10 y 13, con
13.41 y 8.17 T.M./Há, respectivamente. El tratamiento 13 duplica la dosis de sostenimiento del
número 10; sin embargo, la calidad de producto cosechado fue menor (Fig. Nº 4). Determinaciones previas han reportado producciones medias de 7.09 T.M./Há, con el 48.4% para exportación en fresco, por campaña de 6 meses aunque no se señalan las dosis de abonamiento
utilizadas. (Asociación de Productores de Espárrago de Ica, 1993).
Cuadro N° 2 : Características biométricas, biomasa producida y rendimiento
alcanzado en los tratamientos Nº 1, 10 y 13
Características
Testigo
AF+AS1+FF1
AF+AS2+FF1
Altura de plantas (m)
1.78
1.86
1.76
Peso fresco (T.M./Ha)
28.47
35.33
30.53
Peso seco (T.M./Ha)
10.24
12.96
11.41
Peso de turiones (T.M./Ha)
15.92
21.52
14.82
Peso de turiones A/B (T.M./Ha)
9.52
13.41
8.17
% exportable en fresco
59.80
66.30
55.10
ABONADOS DE FONDO, SOSTENIMIENTO Y COMPLEMENTOS FOLIARES
EN EL CULTIVO DE ESPÁRRAGO EN ICA
131
Rendimiento (T.M.Há)
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0
AF+AS1
AF+AS2
AF+AS1+FF1 AF+AS2+FF1
Tratamientos
Fig. Nº 3 : Rendimiento total de tratamientos característicos
Rendimiento (T.M./Há)
14.00
12.00
10.00
8.00
A+B
6.00
C
4.00
2.00
0.00
0
AF+AS1
AF+AS2
AF+AS1+FF1 AF+AS2+FF1
Tratamientos
Fig. Nº 4 : Rendimiento por categorías de tratamientos característicos
Anales Científicos UNALM
132
Escasa respuesta a elevadas dosis de fertilización nitro-fosfo-potásica, en plantaciones jóvenes de espárrago ha sido reportada en el valle de Ica, (Grados, 1989; Elías, 1990;
Lévano, 1990). La elevada extracción de elementos esenciales determinada en campos comerciales de espárrago en Ica (Guerrero, 1993), estaría atenuada por el reciclaje del follaje al
suelo, labor habitual en el predio donde se realizó el ensayo.
CONCLUSIONES
1.
La altura de la planta fue la única característica morfológica del espárrago que mostró
diferencia estadística altamente significativa, entre los tratamientos de fertilización en
sayados.
2.
Ninguno de los tratamientos de fertilización tuvo efecto significativo en el número de
tallos por corona, biomasa producida, rendimiento y calidad de la cosecha.
3.
Para la altura de plantas, los pesos fresco y seco de follaje y los rendimientos total y
exportable, la prueba de Duncan arrojó las más altas calificaciones en el tratamien
to de abonado de fondo con abonado de sostenimiento a dosis normal y complemento
foliar de microelementos carenciales con soluciones acuosas de sales inorgánicas.
4.
Mejores características del cultivo se observan en el tratamiento planificado en función
del diagnóstico de la fertilidad del suelo y del estado nutricional de las plantas, que
aumentando innecesariamente las dosis normales.
5.
No se observaron diferencias en el rendimiento biológico y comercial del cultivo de
espárrago cuando se utilizaron fuentes inorgánicas y quelatadas de boro, zinc y cobre,
para el control de carencias críticas, así como cuando se suplió hierro y manganeso en
forma de sales inorgánicas, además de los elementos críticos.
6.
En el presente trabajo, el tratamiento N° 10, que acoge el plan seguido normalmente
en el predio, resultó el más promisorio. Duplicar la dosis normal de sostenimiento no
mejoró la producción de espárrago en cantidad ni calidad; para el caso de la cantidad
de turiones exportables, el efecto fue incluso negativo. Los resultados obtenidos con la
doble dosis, son similares al tratamiento sin fertilización. Cabe indicar sin embargo,
que las plantas de las parcelas testigo pudieron beneficiarse con el abonamiento residual de campañas anteriores a la del experimento, o con el nitrógeno llevado por flujo
de masa, desde las parcelas vecinas.
BIBLIOGRAFÍA
1.
ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE ESPÁRRAGO DE ICA. (1993). Estudio de
suelos y diagnóstico del estado nutricional del cultivo de espárrago. Informe Técnico.
Ica, Perú. 19 p.
2.
DELGADO DE LA FLOR B, F. (1990). Espárrago, Perspectivas Nacionales e Internacionales. Agronomía, 39:1. UNALM. p. 33-39. Lima, Perú
ABONADOS DE FONDO, SOSTENIMIENTO Y COMPLEMENTOS FOLIARES
EN EL CULTIVO DE ESPÁRRAGO EN ICA
133
3.
ELÍAS M, R. (1991). Ensayo de fertilización NPK en espárragos en la parte media del
valle de Ica. Tesis Ing. Agr. UNICA. Ica, Perú.
4.
GRADOS M, M. (1989). Ensayo factorial NPK en espárrago UC-157 en el Primer Año
de Plantación. Tesis Ing. Agr. UNICA. Ica, Perú.
5.
GUERRERO, C. J. (1993). Absorción de nutrientes de espárrago en Ica. Tesis Ing. Agr.
UNICA. Ica, Perú.
6.
INSTITUTO DE COMERCIO EXTERIOR (1990). Manual de cultivo del espárrago. Lima,
Perú. 119 p.
7.
LÉVANO, H. C. (1990). Ensayo factorial NPK en espárragos en la parte baja del valle
de Ica. Tesis. Ing. Agr. UNICA. Ica, Perú.
8.
PAZ SILVA, L. J. (1997). Visión general del espárrago en el Perú. II Simposio Internacional
de Espárrago. Trujillo, Perú. 7 p.
9.
ROMÁN C, S. S. (1993). Nutrición del cultivo de espárrago en la costa del Perú. Sociedad
Química y Minera de Chile. Santiago, Chile.
10.
SÁNCHEZ V, J. (1992). Requerimientos de suelo, nutrición mineral y fertilización del
cultivo de espárrago. Proyecto TTA-UNALM. Lima, Perú. 29 p.
134
Anales Científicos UNALM
INVESTICACION Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA: EL CASO DE LA SIEMBRA
EN SECUENCIA ALGODÓN – FRIJOL – ALGODÓN EN LA COSTA CENTRAL
Luis Chiappe Vargas1 Hugo L Vega Cadima2 Ignacio Isidro Adrian3
RESUMEN
Los Programas de Investigación, como resultado de sus proyectos, hacen ofertas de
prácticas tecnológicas a los agricultores, los mismos que después de verlas y evaluarlas en la
práctica toman la decisión de adoptarlas o rechazarlas.
El caso en consideración trata de una práctica tecnológica desarrollada por el Programa de Leguminosas de grano de la UNALM: la siembra en secuencia algodón-frijol-algodón, la
cual fue puesta a disposición de los agricultores. Ningún organismo estatal o privado se interesó en darle el apoyo que ella requería para su difusión entre los agricultores, Sin embrago,
llama la atención que en los últimos años sea cada vez mayor el numero de agricultores que la
están poniendo en práctica.
La investigación muestra que la edad, nivel de educación y la condición socio-económica no son factores limitantes para la adopción de prácticas. Por otro lado, la interacción
entre agricultores se muestra como una fuerza importante en la adopción.
SUMMARY
The research programs, as an outcome of their efforts, offer new technological practices to
farmers, who after seeing and evaluating them, make the decision of adopting or rejecting them.
The paper is about a technological practice developed by the Programa de Leguminosas
de grano: the sequency planting of cotton-beans-cotton, which it was ssubmitted to farmers
consideration for adoption by the University personnel. No one private or goverment office was
interested in the diffusion of it among the coastal farmers. None the less, it calls the attention
that an increasing number of farmers uses that practices every year.
1
2
3
Profesor del Departamento de Fitotecnia
Profesor del Departamento de Fitotecnia
Ingeniero Agrónomo
INVESTICACION Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA: EL CASO DE LA SIEMBRA
EN SECUENCIA ALGODÓN – FRIJOL – ALGODÓN EN LA COSTA CENTRAL
135
The research showed that age, level of education and socio-economic status were no
limitant factors for the adoption. On the other hand, the interacction among farmers showed to
be important in the adoption process.
Introducción
Los Programas de Investigación, como resultado de sus proyectos, hacen ofertas de
prácticas tecnológicas a los agricultores, los mismos que después de verlas y evaluarlas en la
práctica toman la decisión de adoptarlas o rechazarlas.
El caso en consideración trata de una práctica tecnológica desarrollada por el Programa
de Leguminosas de grano de la UNALM: la siembra en secuencia algodón-frijol-algodón, la
cual fue puesta a disposición de los agricultores. Ningún organismo estatal o privado se interesó
en darle el apoyo que ella requería para su difusión entre los agricultores, Sin embrago, llama
la atención que en los últimos años sea cada vez mayor el numero de agricultores que la están
poniendo en práctica.
El frijol es uno de los cultivos de ciclo vegetativo corto de mayor relevancia en la Costa
Central, en particular en los valles de Huaral, Huacho, Barranca, Pativilca, Cañete, Chincha;
donde, además de ser la base de la alimentación, es una fuente de ingresos económicos.
Por otro lado, el algodonero es el cultivo mas extendido en la zona, bajo un sistema de monocultivo, conducido en una explotación semi-intensiva que da como resultado
un índice de uso de la tierra muy bajo, porque entre campaña y campaña las tierras dedicadas al algodonero permanecen ociosas por periodos hasta de 5 meses. Es en este
lapso en el que se puede implementar un cultivo de ciclo vegetativo corto como el frijol,
cuyo resultado económico ayudaría a financiar la campaña del algodonero y elevaría el
índice de uso de la tierra.
Como quiera que existe alguna discrepancia entre lo que postulan las teorías sobre la
difusión de innovaciones y lo observado en estos valles, se realizo este estudio, de naturaleza
descriptiva pero que puede darnos algunas luces sobre acciones futuras de promoción de
innovaciones.
Revisión de literatura
La investigación realizada en la Universidad Peruana encaja dentro de la modalidad
denominada “investigación y desarrollo”, cuyos resultados se aplican a procesos productivos
toda vez que resuelven problemas técnicos. (CONUP, 1976)
Swanson (1987) sostiene que, generalmente, la mayoría de agricultores pasan por un
proceso lógico de solución de problemas, cuando abordan una nueva tecnología.
Rhoades (1984) reportó que los productores de papa en pequeña escala, en el Perú,
estuvieron de acuerdo en adoptar nuevas prácticas agrícolas con claros beneficios y ventajas
sobre las prácticas en uso.
Anales Científicos UNALM
136
Ciertas innovaciones tecnológicas son adoptadas relativamente mas rápido y parece
ser que los agricultores tienden a adoptar ciertas prácticas dependiendo de su actuación bajo
condiciones locales, los recursos disponibles y las condiciones ambientales. Ashby (1982)
discutió que la adopción de ciertas tecnologías en un estadío dado varía con la tecnología. Lo
apropiado d la práctica tecnológica a las condiciones locales puede ser considerado como una
variable en el proceso de difusión.
Rogers E (1966) pone énfasis en las características personales como edad, educación en la
toma de decisiones para la adopción de propuestas tecnológicas.
Chiappe L (1992) señala que la Costa central se caracteriza por un patrón de cultivos
tradicional, predominando el monocultivo y una sola campaña al año, lo que origina un bajo
índice de uso de la tierra agrícola y propone cambios en la práctica tecnológica de los agricultores para elevar este índice.
Basurto A.(1993) ofrece recomendaciones para acortar el periodo vegetativo del algodonero.
Objetivo general:
El objetivo general del presente trabajo es la descripción y análisis de los factores que
influyen en la adopción de la práctica tecnológica algodón-frejol-algodón.
Objetivos específicos:
Describir los factores que influyen en la adopción de la práctica tecnológica algodón-frejolalgodón.
Analizar de los factores que influyen en la adopción de la práctica tecnológica algodón-frejolalgodón.
Determinar las actitudes de los agricultores para con la práctica tecnológica propuesta.
Hipótesis
Se formularon las siguientes hipótesis:
1. La adopción está inversamente asociada con la edad de los agricultores del valle;
siendo los de menor edad aquellos que aceptaron la tecnología propuesta.
2. El comportamiento en la adopción, está directamente relacionada con el grado de
escolaridad del agricultor. Los agricultores con mayor grado de instrucción, serian los
que aceptaron la siembra en secuencia algodón-frijol-algodón en mayor número que
los de menor nivel de educación.
3. La adopción de la propuesta tecnológica está directamente relacionada con el tamaño
de la parcela cultivada. Los agricultores con parcelas de algodón mayores de 2 hec-
INVESTICACION Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA: EL CASO DE LA SIEMBRA
EN SECUENCIA ALGODÓN – FRIJOL – ALGODÓN EN LA COSTA CENTRAL
137
táreas, serian los que adopten en mayor número la práctica tecnológica: algodónfrejol-algodón.
4. La adopción de la práctica tecnológica está directamente relacionada a la proporción
de excedentes comercializables. Los agricultores que participan en la economía de
mercado son los que aceptan en mayor proporción el uso de la siembra en secuencia
de algodón-frejol-algodón que los agricultores de subsistencia”
Materiales y métodos
El presente trabajo se realizó en los siguientes valles de la Costa Central: Barranca,
Huacho, Huaraz Cañete y Chincha, que se caracterizan por ser áreas consideradas algodoneras y frijoleras, pues ambos cultivos cuentan con sus adeptos y en ellos se siembran áreas
muy significativas de ambos cultivos.
Materiales.- Los materiales empleados fueron aquellos para la impresión de la encuesta,
papel, mimeógrafo, tinta, lápices.
Métodos.- Se realizó un sondeo en las zonas productoras de algodonero con el apoyo de la
Junta de Regantes para identificar las áreas donde se practica la secuencia algodón- frejolalgodón. Este sondeo dio como resultado que alrededor de 100 agricultores la llevaban a cabo.
Por la naturaleza del estudio, eminentemente descriptivo, se tomo la decisión de tomar a 50 agricultores como la muestra para realizar las pruebas estadísticas dentro de los
postulados de esa disciplina.
Para la recolección de la información se empleó un cuestionario que estaba dividido en
5 partes: información general de la zona; información sobre el agricultor: edad, educación,
tenencia de la tierra; circunstancias del aprendizaje de la práctica tecnológica; comportamiento en la adopción, y actitud de los no adoptantes con respecto a la propuesta tecnológica.
Resultados y discusión
Para el análisis de la información y el procesamiento de los datos se cuantificó las
variables estudiadas y su relación frente a la adopción de la tecnología por parte de los agricultores de Costa Central (Huaral, Huacho, Barranca, Chincha y Cañete).
CONDICION SOCIO-ECONOMICA, definida como el conjunto de características de orden
social y económico que presenta el agricultor, y que tiene influencia en la adopción de la
tecnología.
Edad del agricultor.
Se tomo este indicador para observar la influencia de la edad de los agricultores con el
comportamiento en la adopción. Concordante con las investigaciones realizadas en otros
lugares, se planteó la siguiente hipótesis:“ La adopción está inversamente asociada con la
edad de los agricultores del valle; siendo los de menor edad aquellos que aceptaron la
tecnología propuesta.
Anales Científicos UNALM
138
CUADRO N0 1
EDAD DEL AGRICULTOR EN RELACION AL COMPORTAMIENTO
EN LA ADOPCION
COMPORTAMIENTO
RANGO DE EDAD
USO INCORRECTO
<30 años
30-50 años
> 50 años
04 (1.5)
USO CORRECTO
1 (3,5)
06 (11,4)
32 (26,6)
05 (2,1)
2 (4,9)
X2 = 15,324
GL = 1
X2tab = 3,841
NS = 0,05
De acuerdo a la prueba de Chi cuadrado se rechaza la hipótesis planteada. Esto es, el
comportamiento en la adopción de la práctica tecnológica algodón-frijol-algodón no esta asociada con la edad de los agricultores, quienes aceptan y hacen un uso de la siembra en
secuencia, independientemente de su edad.
Grado de instrucción
Las teorías sobre adopción de prácticas agrícolas sugieren que el grado de escolaridad, el
número de años que asistieron a la escuela, es altamente probable que tenga influencia en el
comportamiento para la adopción. Para analizar esta relación se ha planteado la siguiente hipótesis: “El comportamiento en la adopción, está directamente relacionada con el nivel de escolaridad
del agricultor. Los agricultores con mayor grado de instrucción, serian los que aceptaron la siembra
en secuencia algodón-frijol-algodón en mayor número que los de menor nivel de educación”
CUADRO N0 2: ESCOLARIDAD DE LOS AGRICULTORES EN RELACION
AL COMPORTAMIENTO EN LA ADOPCION
COMPORTAMIENTO
RANGO DE EDAD
USO INCORRECTO
USO CORRECTO
-Sin instrucción
06 (1,8)
0(4.2
-Primaria: 10-30- 4º-6º
04 (7,2)
20 (16,8)
-Secundaria: 1º-3º 4º-6º
03 (3,0)
07 (7,0)
-Superior
02 (2,4)
06 (5,6)
0 (0,6)
02 (1,4)
INVESTICACION Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA: EL CASO DE LA SIEMBRA
EN SECUENCIA ALGODÓN – FRIJOL – ALGODÓN EN LA COSTA CENTRAL
139
X2 = 16,976
GL = 1
X2tab = 3,841
N.S. = 0,05
De acuerdo a la prueba de Chi cuadrada se rechaza la hipótesis planteada. Ello nos
permite afirmar que los agricultores han logrado hacer uso de la práctica tecnológica algodón-frijol-algodón, independientemente de su grado de escolaridad.
Tamaño de la parcela.
Para relacionar esta variable, se ha planteado la siguiente hipótesis: “La adopción de
la propuesta tecnológica está directamente relacionada con el tamaño de la parcela cultivada. Los agricultores con parcelas de algodón mayores de 2 hectáreas, serian los que adopten en mayor número la práctica tecnológica: algodón-frijol-algodón”
CUADRO N0 3: TAMAÑO DE LA PARCELA EN RELACION AL COMPORTAMIENTO
EN LA ADOPCION
COMPORTAMIENTO
RANGO DE EDAD
USO INCORRECTO
-Pequeño agricultor (< 2 ha)
-Mediano agricultor (2-15 ha)
-Grande agricultor (> 15 ha)
10 (10,5)
USO CORRECTO
25 (24,5)
04 (3)
06 (7)
01 (1,5)
04 (3,5)
X2 = 14,569
GL = 1
X2tab = 3,841
NS = 0,05
De acuerdo a la prueba de Chi cuadrada se acepta la hipótesis planteada. Esto quiere
decir, que los agricultores que tienen o trabajan parcelas mayores a 2 hectáreas han adoptado
en mayor número la práctica tecnológica algodón-frijol-algodón.
Destino de la producción
La adopción no es exclusividad de los agricultores orientados al mercado, pues lo
adoptaron también los de menores excedentes y aún los de producción para autoconsumo.
Anales Científicos UNALM
140
Para analizar esta relación de esta variable se planteó la siguiente hipótesis: “La adopción de la práctica tecnológica está directamente relacionada a la proporción de excedentes
comercializables. Los agricultores que participan en la economía de mercado son los que
aceptan en mayor proporción el uso de la siembra en secuencia de algodón-frijol-algodón que
los agricultores de subsistencia”
CUADRO N0 4: DESTINO DE LA PRODUCCION EN RELACION ALCOMPORTAMIENTO
EN LA ADOPCION
COMPORTAMIENTO
RANGO DE EDAD
USO INCORRECTO
-Todo para autoconsumo
-Autoconsumo y mercado
-Todo para mercado
USO CORRECTO
12 (6,9)
08 (14,0)
02 (7,5)
23 (17,6)
01 (1,5)
04 (3,5)
X2 = 14,569
GL = 1
X2tab = 3,841
NS = 0,05
De acuerdo a la prueba de Chi cuadrada se rechaza la hipótesis planteada. Ello nos
permite afirmar que los agricultores lograron el uso correcto de la práctica tecnológica algodónfrijol-algodón, independiente de su condición de ser agricultores incorporados a la economía o
de subsistencia.
CIRCUNSTANCIAS DE APRENDIZAJE, se define como el lugar, forma y tiempo en las cuales
se ha producido el aprendizaje de la práctica tecnológica por parte de los agricultores.
Se sostiene que los agricultores observan a otros agricultores antes de aplicar una
nueva práctica tecnológica.
CUADRO N0 5 :
AMBITO DE APRENDIZAJE DE LA PRACTICA TECNOLOGICA
ALGODÓN-FRIJOL-ALGODÓN
AMBITO
C E N TR O D E L
PREDIO
FU E R A D E L
PREDIO
TOTAL
Nº DE AGRICULTORES
16
34
50
PORCENTAJE
32
68
100
INVESTICACION Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA: EL CASO DE LA SIEMBRA
EN SECUENCIA ALGODÓN – FRIJOL – ALGODÓN EN LA COSTA CENTRAL
141
El 32% de agricultores encuestados, conoció el uso de la práctica tecnológica
dentro de su predio; mientras que el 68% conocieron la práctica tecnológica fuera de su
predio. Esto se explicaría porque los agricultores del valle, con frecuencia, acuden a los
centros poblados o capitales de distrito, en procura de satisfacer las necesidades familiares o abastecerse de productos que ellos no producen. Las ferias locales que semanalmente se realizan en el ámbito de la región, permite que los agricultores intercambien
opiniones sobre esta práctica, tomanando conocimiento e interesándose en ella. En
otras, siente la necesidad de emigrar ocasionalmente en busca de fuentes compensatorias
de ingreso circunstancias que influyen en el aprendizaje de nuevas técnicas fuera del
ámbito. Este cuadro refuerza la interacción social como fuente de innovación.
CUADRO Nº 6: LUGAR DE APRENDIZAJE DE LA PRACTICA TECNOLOGICA
ALGODON-FRIJOL-ALGODON
LUGAR
E V E N TO
CAPACITACION
ESTACION
EXPERIMENTAL
CAP
C E N TR O
EDUCATIVO
MIGRACION FU E R A
D EL
AMBITO
FRINCA
D EL
AGRICULTOR
TOTAL
Nº AGRICULTORES
08
-
02
10
03
27
50
PORCENTAJE
16
-
04
20
06
54
100
El 16% de agricultores aprendieron la nueva práctica tecnológica en eventos de capacitación. La aplicación a este resultado podría deberse a que después de los 08 cursos realizados por la UNALM en los primeros años de la introducción de ella, ninguna institución privada
ni estatal se interesó en realizar una difusión seria y permanente.
El 54% de agricultores manifestaron haber aprendido la práctica en la finca del agricultor. Este resultado nos indica que el agricultor aprende efectivamente haciendo, ya que ello le
permite utilizar todos sus recursos
El 70% de agricultores entrevistados recibieron la influencia de otros agricultores en el
aprendizaje de la práctica. Este resultado sugiere, que es posible la difusión de “agricultor a
agricultor”.
CUADRO Nº 7: LUGAR DE APRENDIZAJE DE LA PRACTICA TECNOLOGICA
ALGODON-FRIJOL-ALGODON
AGENTES
AGENTES DE
EXTENSION
PRIVADA
AGRICULTOR
VECINO
NINGUN
TOTAL
Nº AGRICULTORES
02
-
36
13
50
PORCENTAJE
04
-
70
26
100
Anales Científicos UNALM
142
La mayor parte de los agricultores se comportan como agentes de enseñanza sólo a
solicitud de otros agricultores, constituyéndose en “agentes pasivos”, y debiéndose esperar
que automáticamente se comporten como “agentes activos”.
La poca participación de los agentes de cambio, se podría explicar por las limitaciones
e inexistente servicio de extensión en la zona, o por la priorización en otra problemática.
CUADRO N0 8: FORMAS DE APRENDIZAJE
FOR MAS
OB SER VAN D O
ESC U C H AN D O
H AC IEN D O
TOTAL
Nº AGRIC ULTOR
38
-
12
58
PORC ENTAJE
76
-
24
100
Estas formas de aprendizaje, suponen que el agricultor está presente en el lugar
donde el proceso productivo se lleva a cabo, es decir en finca del agricultor; y es allí donde
precisamente participa viendo, escuchando o haciendo en las diferentes labores agrícolas.
En reiteradas oportunidades, observa los resultados del proceso y es a partir de ellos que
decide incorporar la práctica tecnológica propuesta en su sistema de cultivo.
CUADRO N0 9: AÑO DE CONOCIMIENTO Y ADOPCION
CONOCIMIENTO
ANTES 80
Nº AGRICULTORES
%
81-90
ADOPCION
91-97
ANTES 80
81-90
91-97
10
25
15
8
30
12
20
50
30
16
60
24
El 50% de agricultores manifestaron haber tenido conocimiento de la secuencia Algodón-frijol-algodón, entre los años 81 al 90; período en que la UNALM la promovió esta propuesta tecnológica. El 20% de los agricultores conocían antes de 1980 y el 30% entre 91-97.
De acuerdo a los resultados anteriores es muy posible que en este último grupo, la
difusión fue el agricultor a agricultor.
En cuanto al período de adopción de la tecnología, se puede observar un incremento
notable en los últimos 15 años, es así que el 60% de los agricultores adoptaron la tecnología
a partir del año 81 y un 24% a partir del año 91. lo que significa que un ente activo en la
transferencia de tecnología puede conseguir que los agricultores se interesen en nuevas prácticas que van en su beneficio.
INVESTICACION Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA: EL CASO DE LA SIEMBRA
EN SECUENCIA ALGODÓN – FRIJOL – ALGODÓN EN LA COSTA CENTRAL
143
COMPORTAMIENTO EN LA ADOPCION
CUADRO N0 10:
ENTENDIMIENTO DE LA PRACTICA TECNOLOGICA:
ALGODÓN-FRIJOL-ALGODÓN.
CARACTERISTICAS
Nº AGRICULTORES
PORCENTAJE
ELEVAR EL INDICE DEL USO DE
LA TIERRA
35
70
USO DEL AGUA
10
20
CONTROL DE MALEZAS
05
10
TOTAL
50
100
CUADRO 11:
USO DE LA PRACTICA TECNOLOGICA:
ALGODÓN-FRIJOL- ALGODÓN
CARACTERISTICAS
Nº AGRICULTORES
PORCENTAJE
USARON Y USAN LA TECNOLOGIA
CORRECTAMENTE
35
70
USARON Y USAN LA TECNOLOGIA
INCORRECTAMENTE
15
30
TOTAL
50
100
Según los cuadros 10 y 11, el 70% de los agricultores que adoptaron la práctica
de la siembra en secuencia algodón-frijol-algodón, usaron correctamente la innovación.
Ello significa que el conocimiento de la práctica permitirá la expansión de frijol en las
áreas algodoneras, también ha permitido a los agricultores un mejor índice de uso de la
tierra.
Sin embargo un 30% de los agricultores hicieron un uso incorrecto de la práctica
tecnológica; si tenemos en cuenta que esta no fue promovida por ninguna institución o
ONG podríamos decir que lo hicieron por comprender erradamente los criterios en que se
basa y por eso han incurrido en una utilización equivocada de la propuesta. Dada la importancia que tiene entre ellos la interacción social podríamos especular y decir que ello sería
una fuente de información negativa que incidiría en el proceso de adopción, por lo que sería
conveniente realizar una campaña de promoción aclarando conceptos y procedimientos,
de manera de evitar los mal entendidos.
Anales Científicos UNALM
144
CUADRO 12:
APRECIACION DE VENTAJAS Y DESVENTAJAS POR LOS
AGRICULTORES RESPECTO AL USO DE LA PRACTICA
TECNOLOGICA: ALGODÓN-FRIJOL-ALGODÓN.
AGRICULTORES NO PARTICIPANTES DE LA TECNOLOGIA
ACTITUD
OPINION FAVORABLE
OPINION DESFAVORABLE
TOTAL
Nº AGRICULTORES
45
5
50
PORCENTAJE
90
10
100
Se realizó una encuesta entre los agricultores que no usaban la propuesta tecnológica, con los siguientes resultados: el 90% de los encuestados mostraron una actitud favorable
hacia la práctica tecnológica propuesta.
Esta actitud posiblemente se debe a la evaluación de los resultados observados por
dichos agricultores en fincas vecinas que utilizan la práctica tecnológica.
CONCLUSIONES
Las actividades iniciales de transferencia de tecnología desarrollados por la UNALM
han sido eficaces para el aprendizaje y difusión de la propuesta. Sin embargo la falta de
continuidad en esta labor ha limitado el proceso de adopción.
La razón que motiva al agricultor para la adopción de esta propuesta tecnológica es la
de maximizar el uso del recurso suelo y de esta manera obtener una cosecha adicional para
que mejore su nivel de ingresos económicos.
El principal modelo de enseñanza en la difusión ha sido de agricultor a agricultor y la
mayor predisposición a adoptar está en los pequeños agricultores.
Las condiciones socioeconómicas consideradas en la adopción de la propuesta tecnológica nos permite apreciar que los agricultores independientemente de su edad así como
de su nivel de escolaridad muestran su interés por implementar la propuesta.
Los agricultores que no adoptaron manifiestan su predisposición a adoptarla.
BIBLIOGRAFIA
1.
BASURTO, L.A. (1993). El cultivo del Algodonero “Tanguis” en el Perú. Coordinadora
General de la actividad de Difusión de la Tecnología del Proyecto TTA. No. Edición.UNALa Molina. 15-16 p.
2.
BENITEZ, J. (1983). Utilización del área tiempo y valor nutritivo económico de sistemas de cultivo en la Amazonía Peruana. Mimeografiado – UNALM. No publicado.
INVESTICACION Y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA: EL CASO DE LA SIEMBRA
EN SECUENCIA ALGODÓN – FRIJOL – ALGODÓN EN LA COSTA CENTRAL
145
3.
BARRIGA, C. (1974). “Lecciones preliminares de la investigación científica – INIDE.
Lima 45 p.
4.
.CHAIPPE, V.L. (1992). Evaluación del potencial agrícola de la Costa Central, una
propuesta para incrementar la frontera de Producción de frijol. Tesis Magister Scientiae.
Lim. 65 p.
5
Chiappe, v.l. (1995). Las Menestras en el Perú. Departamento de Fitotecnia. UNA –
La Molina, copias mimeografiadas. 28p.
6
CARDOZO, V. y CLAVIJO, J. (1992). Núcleos de Difusión de Tecnología. Una
estrategia para la transferencia y difusión de tecnología (documento en borrador)
Cochabamba Bolivia. 6 p.
7
CABALLERO, R.A. (1987). Metodología de la Investigación Científica. Editorial Técnico Científico. S.A. Lima. 20-21 p.
8
CONUP, (1976). La Investigación en la Universidad Peruana. Lima. 4p.
9
DIAZ, B.J. (1966). Factores económicos en la adopción de prácticas agrícolas.
Materiales de enseñanza en comunicación N0 17. Instituto Interamericano de Ciencias Agrícolas. Lima. 28 p.
10
DIMIT, R.M. (1964). Difusion and adoption of apped farm practices in Virginia. PH. D.
thesis. Ames, Iowa state college. 100p.
11
GARZA, M.A. (1970). “Manual de Técnicas de Investigación para estudiantes de
Ciencias Sociales. México. 11 p.
12
HOFFER, C. y S. TANGLAND, D. (1958). Farmer &s attitudes and values in relation
to adoption of approved practices in corn growing. Rural Sociology. 112-120 p-
13
HART, D.R. (1980). Agroecosistemas. Centro Agronómico Tropical de Investigación
y Enseñanza. Serie Materiales de Enseñanza Costa Rica. 112 p.
14
HILDEBRAND, P. y RUANO, M. (1976). Generando Agricultura para agricultores
tradicionales. ICTA. Guatemala. 25 p.
15
INIA, (1960). Curso Taller. Generación y Transferencia de Tecnología. Lima. 4 –5 p.
16
MATA, I. CRUZ, M. Y GRAHAM, R. (1990). Comunicación para la transferencia de
tecnología agropecuaria. Proyecto CTTA. Lima 178 p.
17
MARTINEZ, R.L. (1964). Social and economic factors which influence the diffusion
and of hibrid corn in the Bajio. Primer simposium Interamericano de Investigación
sobre el papel de la Comunicación en el Desarrollo Agrícola. México. 120 p.
146
Anales Científicos UNALM
18
PEÑA, B. (1969). Influencia de la comunicación y determinantes y factores económicos en la adopción de prácticas agropecuarias. Tesis Mg.Sc. Universidad Agraria
“La Molina”. Lima. 99 p.
19
PISKULICH, R. (1988). Perú: Algodón en cifras. Organización Nacional Agraria.
Boletin Técnico N0 2. 48 p.
20
ROGERS, E. (1996). Elementos de Cambio Social en América Latina. Ediciones
Tercer Mundo. Bogotá. 390 p.
21
RODRIGUEZ, P. (1987). Manual de Metodología de Extensión. Centro de Capacitación de Río Hato. Instituto Panameño Autónomo Cooperativo. Panamá. 10 p.
22
UBIO, D. A. (1992). Técnicas de Muestreo. Centro Pre-Universitario de la UNALM.
Primera Parte. Lima. 39 p.
23
RHOADES, R. (1984). El arte de la Encuesta Informal Agrícola. CIP. Lima. 26 p.
24
VALDIVIEZO, P. (1989). Perspectivas socio-culturales de los agricultores de recursos limitados en la toma de decisiones en sus unidades agrícolas familiares. Anales Científicos UNALM. Volumen XXIX. Lima. 23-33 p.
25
VEGA, C.H. (1993). Manual de transferencia de Tecnologías Apropiadas. ITACAB.
Lima, 28 p.
26
WILKENINF, E. y HOFFER, C. (1952). Acceptance of improved farm practices in
there coastal plain countries. North Caroline Agricultural. Experiment Station.
Technical Bulletin. N. 98. 75 p.
147
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
Raphael Felix Valencia Chacón*
RESUMEN
En el desarrollo de un Diseño de Bloques Completo-Incompleto Balanceado se combinan tanto el Diseño de Bloques Completos al azar como el Diseño de Bloques Incompletos,
este diseño es muy utilizado cuando se quiere tener mas de una observación por celda para
algunas combinaciones de tratamientos y bloques. Suele suceder que el investigador quisiera
además comparar los datos con un Tratamiento Referencial o Control, el cual se presentaría en
cada uno de los bloques. En el presente trabajo de investigación se desarrollará el análisis
estadístico de este diseño incluyendo la presencia de un Tratamiento Referencial en el análisis
de los datos.
SUMMARY
The balance complete-incomplete block design is derived by a randomized complete
block design and an incomplete block design. This design is quite useful when one wants to
put more than one observation per cell in some treatments and blocks. Moreover, some times
the researcher wants to compare the treatments with a reference or control which is present in
each block. The purpose of this paper is to develop the statistical analysis of this design with a
reference treatment.
INTRODUCCIÓN
En experimentos conducidos en Diseño de Bloque Completo-Incompleto Balanceado
(CIBD), se combina el Diseño de Bloque Completo Balanceado y el Diseño de Bloque Incompleto Balanceado; el CIBD también puede ser aumentado con controles.
Cuando uno de los objetivos del estudio es comparar un tratamiento referencial o
llamado tratamiento control, entonces es imprescindible que el tratamiento referencial aparezca en todo el bloque.
* Profesor Auxiliar Clase “C”Dpto. Estadística e Informática, Facultad de Economía y Planificación
Anales Científicos UNALM
148
El propósito de este artículo es describir el Diseño de Bloques Completos - Incompletos y desarrollar de la metodología estadística cuando un tratamiento referencial es contenido
en cada bloque.
El desarrollo de CIBD es un intento de reducir el efecto no aditivo del error experimental
y así obtener los estimados del error puro lo cual no es posible en un diseño de bloques al azar
(RCBD) en una observación por celda. Los resultados de este desarrollo es un prueba estadística de significancia de contrastes más precisa.
Cuando se tiene un Diseño de Bloques Incompletos Balanceados (BIBD), la distribución de los tratamientos se realiza de la siguiente manera, donde cada X (aspa) representa al
bloque que está siendo sometido al tratamiento respectivo.
TABLA 1: DISEÑO BASICO PARA UN BIBD :
BLOQUES
TRATAMIENTOS
1
2
A
X
B
X
3
4
5
X
6
X
X
C
X
D
X
X
X
X
X
X
Parámetros del diseño:
t=4
r=3
λ=1
k=2
b=6
n= bk = 12
A continuación se presenta en la Tabla N° 2, la distribución de los tratamientos para un BIBD
con un tratamiento referencial R, donde cada X (aspa) representa al bloque que esta siendo
sometido al tratamiento respectivo.
TABLA 2: DISEÑO BASICO PARA UN BIBD CON UN TRAT. REFERENCIAL :
BLOQUES
TRATAMIENTOS
1
2
3
4
5
6
R
X
X
X
X
X
X
A
X
B
X
X
X
X
C
X
D
X
X
X
X
X
X
149
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
Los parámetros de este diseño son:
t+1 =5
r=3
λ=1
n = b (k+1)= 18
k+1=3
b=6
A continuación se presenta en la Tabla N° 3, la distribución de los tratamientos para un CIBD,
donde cada X (aspa) representa al bloque que esta siendo sometido al tratamiento respectivo.
TABLA 3: DISEÑO BASICO PARA UN CIBD :
BLOQUES
TRATAMIENTOS
1
2
3
4
5
6
A
X
X
X
X
X
X
X
B
X
C
X
D
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Los parámetros de este diseño son:
t=4
r=9
λ = 13
k=6
b=6
n= bk = 36
n0 = 2
n1 = 1
En la siguiente Tabla N° 4, se presenta la construcción de un CIBD con muestras referenciales,
es decir existe un único Tratamiento ( R ) el cuál se aplicará a todos los bloques y cuya
metodología pasaremos a desarrollar:
TABLA 4: CIBD AUMENTADO CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL ( R )
TRATAMIENTOS
R
A
1
X
X
X
B
X
C
X
X
X
X
D
2
X
X
X
X
X
X
X
3
X
X
X
X
X
X
X
X
X
BLOQUES
4
X
X
X
X
X
X
X
X
5
X
X
X
X
X
X
X
X
6
X
X
X
X
X
X
X
X
Anales Científicos UNALM
150
Los parámetros de este nuevo diseño son:
t+1=5
r=9
λ = 13
S = 15
k=8
rR = 12
λR = 18
SR = 24
b=6
n0 = 2
n1 = 1
n= bk = 48
El valor de estos parámetros debe ser conocido antes de que el análisis estadístico sea procesado. Cuando t y k son dadas, Yates (15) demostró que r, b y l son obtenidas tomando todas
las posibles selecciones de k a partir de t como sigue:
t 
t!
b =   =
 k  k! (t − k )!
(1)
 t −1 
(t − 1)!
 =
r = 
 k − 1 (k − 1)! (t − k )!
(2)
t − 2 
(t − 2)!
r (k − 1)
 =
=
λ = 
 k − 2  (k − 2)! (t − k )! (t − 1)
(3)
El cálculo de los parámetros del diseño para CIBD con una referencia estándar es complejo.
Por lo tanto es apropiado introducir un procedimiento general aplicable a ambos diseños incompletos con y sin referencia estándar; Pearce (10) , Searle, (14) , Trail and Weeks (12). El
procedimiento general empieza con la construcción de la matriz de incidencia de la disposición del diseño. Utilizando la disposición del BIBD en la Tabla 1, la matriz de incidencia N es:
1
1
N =
0

0
0 1 0 1 0
0 0 1 0 1
1 1 0 0 1

1 0 1 1 0
(4)
dónde un 1 denota la presencia del tratamiento y 0 la ausencia del tratamiento en el esquema.
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
151
La transpuesta de N, simbolizada por el intercambio de las filas y las columnas Searle (13)
a leer.
1
0

1
/
N =
0
1

0
1
0
0
1
0
1
0 0
1 1 
1 0

0 1
0 1

1 0 
(5)
Y el producto entre N y N’, si todos los elementos son 0 o 1 Pearce (10), produce una matriz
con los elementos de la diagonal principal igual a r y los elementos de fuera de la diagonal
iguales a λ:
r λ λ
 r λ
/
NN = 

r


λ
λ 
λ

r
(6)
Solamente la mitad superior de la matriz es enseñada porque la matriz es simétrica.
MATERIALES Y METODOS
MODELO ADITIVO LINEAL
Para el presente trabajo de investigación se plantea el siguiente modelo aditivo lineal
Y
ij
=µ + τ i +
β +τ iβ +∈
j
j
ij
i = 1 , 2 , ... , t + 1
j = 1 , 2 , ... , b
Donde:
Anales Científicos UNALM
152
Yij = Representa el resultado observado del i-ésimo tratamiento en el j-ésimo bloque.
µ = Media General.
τi = Efecto del i-ésimo tratamiento.
βj = Efecto del j-ésimo bloque.
τi βj =Efecto de la interacción del i-ésimo tratamiento y el j-ésimo bloque.
∈ ij = Error Experimental.
Supuestos del modelo:
1) El modelo estadístico es aditivo y lineal.
2
2) Los ∈ij se distribuyen normal e independientemente con media cero y varianciaσ ε .
3) Existe Homogeneidad de Variancias.
CIBD con muestras referenciales.
Un CIBD es formado por una combinación apropiada de Diseños de Bloques Completos Balanceados y el Diseño de Bloque Incompleto Balanceado (BIBD) como fue reportado por Trail y
Weeks (12) y entonces presentar el diseño resultante obtenido cuando una referencia estándar
es adherida en todos los bloques.
La idea de tener una muestra referencial en todo bloque de CIBD viene del trabajo independiente de Pearce (10) y Basson (1). La construcción de CIBD con una muestra referencial es
ejecutado simplemente por la simple adición de la muestra referencial en todos los bloques de
BIBD en una forma que es presentado en la Tabla 2. La condición de la muestra referencial
modifica los parámetros t y k a t+1 y k+1 respectivamente.
La matriz de incidencia del diseño aumentado ( Tabla 2) es:
1
1

N = 1

0
0
1
0
1

1
1 0 1 1 0
1
0
0
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
(7)
y la transpuesta,
N
/
1
1

1
=
1
1

1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1 
0

1
1

0 
(8)
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
λR
s
s R


/
NN = 



λR
λ
s
λR
λ
λ
s
λR 
λ 
λ

λ
s 
153
(9)
En (9), el valor de los parámetros del diseño son b= sR=6, r=s=3, λ=1 y λR=3. El parámetro lR
es usado en un análisis del CIBD con muestras referenciales. El número de repeticiones para
la referencia estándar es siempre igual a b.
De acuerdo a Trail y Weeks (12), un CIBD tiene las siguientes propiedades: (a) cada tratamiento es aplicado ya sea n0 o n1 veces en un bloque; un valor de 1 o 2 para n0 y n1 es práctico
desde el punto de vista de tamaños de bloque más pequeños; (b) reemplazo en la matriz de
incidencia del RCBD, de n0 por cero y n1 por 1 resultan en una matriz de incidencia de un
BIBD. Sigue de (a) y (b) que la matrix para CIBD es
N = n1 N * + n 0 ( M − N *)
(16)
Donde N*=matriz de incidencia de la generación BIBD, y M=matriz de incidencia de la generación RCBD con los elementos de la matriz de unos.
Usando la matriz (4) como un generador de BIBD, y substituyéndolo en la fórmula (16), tenemos:
1 1 1 1 1 1
1 0 1 0 1 0
1 0 1 0 1 0 



1 0 0 1 0 1 

1 0 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1

 
N = n1
− 
+ n0 
0 1 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 
1 1 1 1 1 1






1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 1 0 
0 1 0 1 1 0 

(17)
Tomando n1=1 y n0=2, la CIBD matriz de incidencia es
1
1
N =
2

2
2
2
1
1
1
2
1
2
2
1
2
1
1
2
2
1
2
1
1

2
y el panorama de esta matriz puede ser vista en la Tabla 3. EL diseño del parámetro l con los
elementos fuera de la diagonal de la matriz NN', el cual es igual a 13:
Anales Científicos UNALM
154
15 13 13 13

15 13 13
/
NN = 

15 13


15

La diagonal principal, que es definida más tarde, es un diseño del parámetro para CIBD con
una referencia estándar. El parámetro l es también obtenido por Trail y Weeks (12):
λ =λ
*
(n1 − n0) + n (2 r − b n )
2
0
(18)
0
Donde l* es el parámetro del generador BIBD (Tabla 1).
Cuando un CIBD es aumentado con una muestra referencial, el resultado es un diseño balanceado suplementado (Tipo S) descrita por Pearce (10) como es presentado en la Tabla 4. El
CIBD aumentado tiene 12 muestras menos, por diseño básico, que el RCBD con dos observaciones por celda. Como el BIBD, la presentación de la muestra dentro de cada panelista es
aleatoria. La matriz incidencia de la CIBD aumentada es:
2
1
N =
2

2
y
2
2
1
1
2
1
1
2
2
2
2
1
2
1
2
1
2
2
1

2
24 18 18 18 18 

15 13 13 13 

/
NN =
15 13 13 

15 13 


15

(19)
(20)
Teniéndose los siguientes parámetros del diseño, Pearce (10): sR=24, definido como el número
de su propia concurrencia para las referencias estándar; λR=18, el número de veces en que la
muestra referencial y el tratamiento aparecen juntos en un bloque; y s=15, el número de
propias concurrencias para los tratamientos. Cuando el esquema del diseño es repetido p
veces, b, r, rR, λ,λR, s y sR son cada uno multiplicado por p. Note que rR es el número de
repeticiones para los estándar referenciales.
155
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
Estimación de los Parámetros
Asumiendo el siguiente modelo estadístico muestral:
Y
ij
τˆ
= µˆ +
+
i
βˆ
+τ
j
i
β
j
+∈
ˆ ij
i = 1 , 2 , ... , t + 1
j = 1 , 2 , ... , b
donde:
µˆ , τˆi ,
βˆ , τˆ βˆ , ∈
ˆ
i
j
son los estimadores de los correspondientes
ij
j
parámetros: µ , ti , βj , ti βj , ∈ij , respectivamente. Para obtener las ecuaciones normales y
los estimadores de los parámetros se aplicará el método de los mínimos cuadrados, que para
este caso consiste en minimizar la siguiente expresión:
t +1
b
C = ∑ ∑ n ij ε ij
2
i =1 j =1
con respecto a cada uno de los estimadores.
La suma de cuadrados del error experimental está dada por la siguiente expresión:
t +1
b
t +1
b
C = ∑ ∑ n ij ε ij = ∑ ∑ n ij
i =1 j =1
2
i =1 j =1
(Y
ij
− µ − τ i − β j − τ iβ
)
2
j
Después de utilizar el Método de Mínimos Cuadrados y aplicar las restricciones:
Se obtiene el estimador para el efecto de los tratamientos, el cual tendrá dos formas; una
para el efecto del Tratamiento Referencial y otra para el efecto de los demás tratamientos
analizados.
Efecto del Tratamiento Referencial:
τ
R
=
rQ
(21)
R
bλ
R
Anales Científicos UNALM
156
Efecto del i-ésimo Tratamiento:
τ
=
i
(b k λ ) (k Q ) − {(r λ − r λ ) (k Q
(t λ + λ )(b k λ )
R
R
i
R
R
R
)}
(22)
i = 1, 2, ... , t
R
La media ajustada para el i-ésimo tratamiento o estándar referencial es calculado por µ+ti para
todo i=1,2,...,t+1; donde µ el la media general.
SUMAS DE CUADRADOS:
Suma de Cuadrados de Total (S.C. Total)
t +1
b
S .C. Total = ∑∑Y ij
2
−Y
2
..
bk
i =1 j =1
Suma de Cuadrados de Tratamientos (S.C. Tratamientos)
t +1
S .C. Tratamientos = ∑τ i Q
i
i =1
Suma de Cuadrados de Bloques (S.C. Bloques)
b
S .C . Bloques = ∑
j =1
Y
k
2
.j
−Y
2
..
bk
Suma de Cuadrados de la Interacción Trat.xBloq. (S.C. Interacción TratxBloq)
t +1
Y
S .C. Interacció n TratxBloq = ∑∑
n
b
i =1 j =1
2
ij
ij
b
−∑
j =1
Y
k
2
.j
t +1
− ∑τ i Q
i =1
i
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
157
Suma de Cuadrados del Error (S.C.EE.)
S .C . EE . =
t +1
b
i =1
j =1
∑∑
d
2
ij
2
Donde dij es la diferencia entre dos valores de Xij que se tienen para un mismo tratamiento y un
mismo bloque.
Luego se tendrá el siguiente análisis de variancia.
TABLA N° 5: CUADRO DE ANALISIS DE VARIANCIA DE UN DISEÑO BLOQUE
INCOMPLETO CON MUESTRAS REFERENCIALES
FUENTE
G.L.
S.C.
Tratamientos ajustados
t
S.C. Trat.
Bloques
b-1
S.C. Bloq.
Interacción Trat*Bloq
t (b - 1)
S.C. Interaccion TratxBloq
Error
N – b ( t + 1)
S.C. EE.
Total
N-1
S.C. Total.
El error estándar de la diferencia de dos medias de tratamiento ajustadas es
S EY
i
−
Y i´
=
2 CMEE
t λ +


k

λ
R




i ≠ i´
(23)
y de la diferencia entre tratamiento – tratamiento referencial es:
S EY
i
−
R i´
=


t λ +
 1 + λ  CMEE 



k
λR


λ
R




(24)
Anales Científicos UNALM
158
RESULTADOS
Para la aplicación práctica de la metodología descrita se tomó un experimento en el que se
desea comparar si existen diferencias significativas en el rendimiento de cinco variedades de
maíz se empleo un Diseño de Bloque Completo-Incompleto con un tratamiento referencial en
cada bloque, en el que la variedad más utilizada se consideró como el tratamiento referencial
( R ). Los rendimientos en (Kg./Ha.) se muestran a continuación:
TRATAMIENTOS
BLOQUES
R
A
B
3
4
3
3
2
2
2
2
2
1
1
2
2
3
1
4
1
3
1
2
2
5
2
2
3
3
1
1
C
D
2
1
2
1
3
2
4
3
3
1
3
2
2
1
2
2
3
16
19
19
2
18
2
14
1
2
2
2
Ti
19
20
20
24
16
Nij . Bj
198
149
151
147
147
kQi = k Ti – nij . Bj
-46
11
9
45
-19
Qi
-5.750
1.375
1.125
5.625
-2.375
6
Bj
1
2
13
99
Parámetros del diseño:
Número de Tratamientos: t + 1 = 5
Número de Tratamientos por Bloque: k = 8
Número de Bloques por Tratamiento: b = 6
Número de Repeticiones por Tratamiento: r = 9
Número de veces que un mismo par de tratamientos aparece en un mismo bloque: λ = 1
rR=12,
λR=13 ,
λ=18,
s=15 ,
sR=24
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
Los efectos de tratamientos son los siguientes:
(b k λ ) (k Q ) − {(r λ − r λ ) (k Q
(t λ + λ )(b k λ )
)}
τ
i
τ
A
=
(6 x 8 x 18)(11) − {(156 − 162)(− 46)} = 0.1526
(52 + 18)(6 x 8 x 18)
τ
B
=
(6 x 8 x 18 ) (9 ) − {(156 − 162 ) (− 46 )} = 0 .1240
(52 + 18 ) (6 x 8 x 18 )
τ
C
=
=
R
R
i
R
τ
D
=
R
R
R
(6
x 8 x 18 ) (45 ) − {(156 − 162 ) (− 46 )}
= 0 . 6383
(52 + 18 ) (6 x 8 x 18 )
(6
x 8 x 18 ) (− 19 ) − {(156 − 162 ) (− 46 )}
= − 0 . 2760
(52 + 18 ) (6 x 8 x 18 )
y el efecto del Tratamiento Referencial será:
τ
R
=
rQ
R
bλ
=
(9) (−5.75)
R
Las medias ajustadas de tratamientos serían:
Yi = µ +τi
Y
A
= 2 . 0625 + ( 0 . 1526 ) = 2 . 22
Y
B
= 2 . 0625 + ( 0 . 1240 ) = 2 . 19
Y
C
= 2 . 0625 + ( 0 . 6383 ) = 2 . 70
Y
D
= 2 . 0625 + ( − 0 . 2760 ) = 1 . 79
(6)
(18)
= − 0.4792
159
Anales Científicos UNALM
160
y para el estándar es
Y
R
= 2 . 0625 + ( − 0 . 4792 ) = 1 . 58
PRUEBA DE HIPOTESIS
Hp: Las medias de las 5 variedades de maíz son iguales.
Ha: Al menos una de las 5 variedades de maíz es diferente a las demás.
CUADRO DE ANVA
FUENTE
G.L.
S.C.
C.M.
Tratamientos Ajustados.
4
7.3507
1.8377
Bloques
5
4.1875
0.8375
Interacción Trat. * Bloq.
20
13.2743
0.6637
Error
18
6.0000
0.3333
TOTAL
47
30.8125
Fcalc.
5.514
Las evidencias estadísticas muestrales nos indican que si existen diferencias significativas
entre las cinco variedades de maíz (incluida la muestra referencial) al evaluar el rendimiento.
Se puede realizar una prueba de comparación múltiple de los efectos de las medias de tratamientos ajustados usando el error estándar dado en (24). La comparación del tratamiento –
referencia puede ser determinado usando la prueba de Diferencia de Límite de Significación
(DLS). En este ejemplo, el valor crítico de la prueba DLS es:
t 0.01,18 ( SE t − R ) = 2.878(0.2561) = 0.7371
Donde t es el valor de la distribución t de Student a un nivel de significancia del 1% con 18
grados de libertad para el error. Lasdiferencias que exceden de 0.7371 son declaradas
significantes.
La comparación de interés son:
R - A 
R - B 
R - C 
R - D 
=
=
=
=
1.58 - 2.22 
1.58 - 2.19 
1.58 - 2.70 
1.58 - 1.79 
=
=
=
=
0.64
0.61
1.12
0.21
Así, la comparación entre R y C es estadísticamente significativa. Basado en el rendimiento,
se tiene que el Tratamiento C es significativamente superior a la referencia estándar.
ANÁLISIS DE UN DISEÑO DE BLOQUES COMPLETOS-INCOMPLETOS
CON UN TRATAMIENTO REFERENCIAL
161
CONCLUSIONES
La metodología presentada en el presente artículo para un Análisis de un Diseño de Bloques
Completos-Incompletos con un tratamiento referencial, se podrá aplicar cuando debido a limitaciones del material experimental se podrá usar un Diseño de bloques Completos y un Diseño
de Bloques Incompletos de manera simultánea y además de los tratamientos a comparar se
tenga un tratamiento que sirva de control o de comparación con los demás tratamientos y a
dicho tratamiento se le llamará tratamiento Referencial.
En casos en que se encuentren diferencias significativas entre las medias de los tratamientos
en estudio, se recomienda realizar las pruebas de comparación de medias respectivas, usando según sea el caso la correspondiente variancia del error experimental, es decir, cuando se
comparen dos medias de tratamientos se tendrá una variancia del error y cuando se compare
dos medias de tratamientos en donde uno de ellos sea el tratamiento Referencial se tendrá que
usar una variancia del error diferente.
BIBLIOGRAFÍA
1.
Basson, R.P. 1959. Incomplete block designs augmented with a repeated control. M.S.,
thesis, Iowa State University, Ames, I.A.
2.
Cornell, J.A. and Schreckengost, J.F. 1975. Measuring Panelists consistency using composite complete-incomplete block designs. J. Food Sci. 40.1130.
3.
Federer, W. T. 1955. “Experimental Design”. The Mac Millan Co., Inc. , New York.
4.
Fisher R. A. and Yates F. 1963. “Statistical Tables for Biological, Agricultural and Medical
Research”. Hafner Publishing Co., Inc., New York.
5.
Hanson, H.L. Kline, L. And Lineweaver, H. 1951. Application of balance incomplete block
design to scoring. Food Technology 5: 9.
6.
John, P.W.M. 1963. Extended complete block designs. Austral. J. Stat. 5:147
7.
Kempthorne, O. 1952. “The Design and Analysis of Experiments”. John Wiley and Sons,
New York.
8.
Knapp, F.W. 1972. Sensory Evaluation using composite complete-incomplete block designs. J. Food Sci. 37:976.
Anales Científicos UNALM
162
9.
Marquardt, R. A. , Pearson, A. M. Larzelere, H. E. And Grieg, W. S. 1963. Use of the
balance lattice design in determining consumer preferences for ham containing 16 different combinations of salt and sugar. J. Food Sci., 28: 421
10.
Pearce, S.C. 1960. Supplemented balance. Biométrika 47: 263.
11.
Rao, C.R. 1947. General methods of analysis for incomplete block designs. J. Amer.
Stat. Assoc. 42: 541
12.
Trail, S. M. and Weeks, D. L. 1973. Extended complete block design generated by BIBD.
Biometrics 29: 565.
13.
Searle, S. R. 1966. “Matrix Algebra for the Biological Sciences”. John Wiley and Sons.
Inc. New York
14.
Searle S. R. 1971. “Linear Models”. John Wiley and Sons. Inc. New York.
15.
Yates, F. 1936. Incomplete randomized blocks. Ann. Eugenics 9: 121.