Memoria de artículos - Dominio 1 by Centro de Investigaciones

ISBN 978-9942-21-149-1

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA

M E M O R I A D E A R T Í CU LO S

Dominio 1 - Producción de alimentos

VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DEL CENTRO DE INVESTIGACIONES

DO M I N I O 1

PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS

I Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

Misión La Universidad Técnica de Machala es una Institución de Educación Superior orientada a la docencia, a la investigación y a la vinculación con la sociedad, que forma y perfecciona profesionales en diversas áreas del conocimiento, competentes, emprendedores y comprometidos con el desarrollo en sus dimensiones económico, humano, sustentable y científico-tecnológico para mejorar la producción, competitividad y calidad de vida de la población en su área de influencia.

Visión Ser líder del desarrollo educativo, cultural, territorial, socio-económico, en la región y el país.

Autoridades Ing. César Javier Quezada Abad MBA. RECTOR Ing. Com. Laura Amarilis Borja Herrera Mg. VICERRECTORA ACADÉMICA Soc. Jorge Ramiro Ordóñez Morejón Mg.sc. VICERRECTOR ADMINISTRATIVO Dra. Elmina Rivadeneira, PhD. Directora del Centro de Investigaciones UTMACH

Coordinación EDITOR Dra. Elmina Rivadeneira, PhD. CORRECCIÓN DE ESTILO Ing. Sandra Cabello, PhD Lcda. Fernanda Tusa Jumbo, Msg. Lic. Birmania Jimenez, Mg.Sc. Ing. Cyndi Aguilar Nagua DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN Ing. Jorge L. Maza Córdova, Ms.D.M. IMPRESO EN Unidad de Publicaciones UTMACH

Presentación de dominio El incremento acelerado de la demanda de alimento local con parámetros específicos de calidad en cuanto a conservación de los recursos naturales y a la salud de la población, requieren de la utilización de tecnologías sostenibles generadas por la universidad para suplir la necesidades inmediatas en el sector agropecuario. En estas se destaca requerimientos productivos, como la presencia en el territorio de monocultivo en plantas como banano, cacao, café, arroz y en lo pecuario la existencias de un hato ganadero no mejorado así pastos típicos de la zona con potencial nutricional bajo. Esta demanda a acompañada de la existencia de los tres pisos climáticos a nivel local, ratifican lo planteado por Ortega y Morales (2013) “la producción local de alimentos contribuye a la sostenibilidad ambiental del desarrollo local si es sostenible, que significa garantizar: una producción suficiente, estable, eficiente”. Lo antes mencionado nos orienta a promover la seguridad alimentaria del ciudadano orense mediante el uso de prácticas agroecológicas en el proceso productivo para la conservación y regeneración de los recursos naturales. Este es un encargo social de la universidad mediante la generación del bioconocimiento agropecuario, transferido a las nuevas generaciones y que responde a los objetivos del plan nacional del buen vivir como: “Objetivo 3. Mejorar la calidad de vida de la población; objetivo 4. Fortalecer las capacidades y potencialidades de la ciudadanía; objetivo 7. Garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad ambiental territorial y global; Objetivo 8. Consolidar el sistema económico social y solidario, de forma sostenible; Objetivo 10. Impulsar la transformación de la matriz productiva; Objetivo 11. Asegurar la soberanía y eficiencia de los sectores estratégicos para la transformación industrial y tecnológica”. Este dominio provee a la comunidad universitaria acercar el conocimiento con enfoque multidisciplinario mediante áreas del conocimiento inmediato como la biotecnología, biología molecular y otras que mediante herramientas y procedimientos mejoran los organismos vivos. Este empoderamiento local del desarrollo tecnológico en plantas y animales permite la expresión mejorada de su metabolismo o sus productos para generar bienes y servicios así como el incremento de la calidad alimentaria en la región. Alexander Moreno Herrera, Mg. Sc. Docente UACA-UTMach

DOMINIO 1

PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS

Tabla de contenidos Página

EFECTOS DE LA CALIDAD DEL FORRAJE, FRESCO O HENIFICADO, SOBRE EL COMPORTAMIENTO ALIMENTARIO DEL CANERO (OVIS ARIES) . / Por: Álvarez Díaz, C.A. y Ruiz Pierruges

NIVELES DE LOS MICRONUTRIENTES FE, ZN, CU, MN Y B EN SUELOS DE LA CUENCA DEL RÍO GUAYAS. / Por: Rafael Más Martínez, Alberto Gómez Ruíz, Rigoberto Miguel García Batista, José Alfredo Ordellana, Miguel Ruperto Ventura Cruz, Juan Carlos Baños Rodríguez, Rosa María Sosa Álvarez y Everaldo Becerra de Armas

FUNDAMENTOS PARA EL EMPLEO EFICIENTE DE LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS EN LA CAÑA DE AZÚCAR EN CUBA. / Por: Hipólito Pérez Iglesias, Irán Rodríguez Delgado

OBTENCIÓN DE ÁCIDO CÍTRICO A PARTIR DE PULPA DE BANANO MADURO, UTILIZANDO EL HONGO ASPERGILLUS NIGER. / Por: Carmen Silverio Calderón; Humberto Ayala Armijos

ESTUDIO DEL MECANISMO DE GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN NATIVO DE BANANOEXPORTABLE DEL ECUADOR. / Por: Omar Martínez Mora, Jhonny Pérez Rodriguez, Esther Ramírez Moreno

Índice

Tema / autor:

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I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

EFECTOS DE LA CALIDAD DEL FORRAJE, FRESCO O HENIFICADO, SOBRE EL COMPORTAMIENTO ALIMENTARIO DEL CANERO (OVIS ARIES)

RESUMEN Con el objetivo de estudiar la influencia de la calidad y forma física del forraje voluminoso sobre el comportamiento alimentario del carnero, seis machos adultos Pelibuey, 40-45 Kg, en jaulas de metabolismo fueron alimentados una vez al día con cuatro dietas, forraje verde, heno largo bueno y malo troceadas y heno malo molido, todas de pasto estrella (Cynodon mlenfuensis) y agua ad-libitum. En un diseño cuadrado latino incompleto con análisis de varianza simple y dócima de Duncan, dos animales permanecieron como control, heno malo troceado y cuatro rotaron 7 días por cada dieta con registró mecanográfico mandibular circadiano continuo las últimas 48 horas. Los resultados muestran menor tiempo de ingestión, rumia y ciclos mericicos con mayor tiempo de reposo y consumo de MS y menor ingestión de agua en la dieta de forraje verde. El heno molido tiene poco efecto sobre los tiempos de ingestión, rumia y reposo pero incrementa el consumo de MS y agua para esta forma de conservación del forraje. La duración de las grandes comidas disminuye con la calidad del forraje. El forraje verde y el heno malo molido no afectan los períodos de reposo. La Duración Diaria de Ingestión y de Rumia disminuye en el forraje verde mientras la Duración Unitaria de Ingestión presenta diferencias entre los forrajes y la de Rumia es superior para el heno malo largo. El esfuerzo masticatorio es superior para el heno largo. El Índice de Fibrosidad Diario de Rumia es superior para el heno largo bueno. Se discuten los resultados.

Dominio 1 - Producción de alimentos

Álvarez Díaz, C.A.1 y Ruiz Pierruges, R2. 1 Universidad Técnica de Machala 2 Estación Experimental de Pastos y Forrajes de Cuba caalvarez@utmachala.edu.ec

Palabras clave: Comportamiento alimentario, carneros, alimentos voluminosos, calidad, forma física. ABSTRACT The objective was to study the effect of quality and form of voluminous diets on the feeding behavior of sheep. Six adult male Pelibuey (weigh 40-45kg) placed in metabolism cages where feeding with 4 different voluminous diets: green forage, good and bad large hay and short bad hay. In a latin square incomplete design, two control animals received a short bad hay ration to eliminate the environmental effects and the others rotated.by the different diets. Animals were feeding once a day (9 am) and disposed water ad-libitum. Feeding behavior components, its circadian distribution and mastication effort were recorded by mandibular mecanograme during 48 hours. Results evidence that green forage reduce the times of ingestion, rumination, mericique cicles and water consumption increasing rest time and DM ingestion. Lower effect produce short bad hay on the distribution of circadian feeding behavior but increase DM and water consumption. There is an inverse relation between duration of big food and quality of forage at the time that green forage and short bad hay doesn’t affect resting times. Ingestion Dairy Duration and Rumination Dairy Duration diminish in green forage while Ingestion Unitary Duration present different between forages but Rumination Unitary Duration is higher in short bad hay. Mastication effort and Roughage Dairy Rumination Index (RDRI) increases in large good hay. Results are discussed. Keywords: Animal behavior-sheep-voluminous diets- effect of quality and form. Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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INTRODUCCIÓN

La técnica empleada fue el registro continuo circadiano del mecanograma mandibular mediante agujas inscriptoras de Marek en bandas negro de humo que garantizan gran fidelidad en el trazado para el estudio de la conducta alimentaria (Álvarez, 1986); para su lectura, las bandas negro de humo fueron fijadas con una solución alcohólica de goma laca y leídas en función a su velocidad de desplazamiento. Se estudiaron los indicadores de la distribución circadiana (24 horas) del comportamiento alimentario (ingestión, rumia y reposo), los niveles de ingestión de materia seca (MS) y agua así como las duraciones diarias de ingestión (DDI), de rumia (DDR) y de masticación (DDM). Los animales permanecieron 7 días en cada dieta con registro continuo las últimas 48 horas.

Los rumiantes constituyen la forma más evolucionada de los herbívoros al presentar un sistema digestivo adaptado a consumir una dieta seca y fibrosa, de la cual pueden sobrevivir debido a las modificaciones digestivas y metabólicas producidas durante un largo proceso evolutivo ontogénico (primario) y por el mejoramiento zootécnico (contemporáneo) (Ruiz Pierruges, 2001)¸( Álvarez, 2007).

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Se estima que los forrajes, en todas sus formas de oferta, constituyen el 90% de la energía del alimento consumida por los herbívoros a nivel mundial (Givens y col., 2000). El comportamiento animal es la reacción del organismo como un todo ante determinados estímulos externos y/o internos, es decir, es la forma en que este reacciona (Broom, 1999) por lo que toda acción conductual es la manifestación externa de la satisfacción de una necesidad de vida (Álvarez y Dabesa, 2008). El comportamiento alimentario es una forma de la conducta en donde el factor animal tiene que ser estudiado en estrecha relación con los factores alimento, ambiente y humano (Álvarez Díaz y col., 2009).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN La composición química del alimento, % en base seca, muestra valores inferiores para los indicadores químicos determinados para el heno malo largo y molido mientras que los mejores valores nutritivos se correspondieron con el forraje verde y el heno largo bueno (Tabla 1). El tamaño de las partículas del alimento como puede apreciarse en la Tabla 2, para los alimentos voluminosos troceados forraje verde, heno bueno y malo, presentaron una distribución de estratificación muy parecida ya que del 92 al 93% de sus partículas tenían un tamaño superior a 6,3 mm y del 4 al 8% eran mayores a 2,5 mm; el molinaje del heno permitió una importante reducción en la talla física de las partículas que se ubicaron entre 1,000 y 0,125 mm destacándose las partículas de 0,136 mm como las más abundantes (40%).

MATERIALES Y MÉTODOS En un diseño de cuadrado latino incompleto con análisis de varianza simple y dócima de Duncan para conocer el grado de significación estadística, seis carneros machos y adultos de la raza Pelibuey, con peso promedio de 40-45 Kg. fueron alojados en jaulas individuales de metabolismo; dos animales permanecieron como controles con una dieta constante de heno molido para eliminar el efecto ambiente. Las dietas estudiadas fueron: forraje verde, heno largo bueno y heno largo malo troceados, y heno malo molido de pasto estrella (Cynodon mlenfuensis). La comida se ofertó en una sola ración al día (9:00 am); los animales dispusieron de agua fresca ab-libitum.

La distribución circadiana de los componentes básicos de la conducta alimentaria (Tabla 3) muestra para el forraje verde un incremento significativo (p<.001) en el tiempo de reposo debido principalmente a la reducción del tiempo de rumia (p<.001)

Tabla 1. Composición química del alimento (% en base seca) Alimento

MOD1 EM2 PDIN3 PDIE3

Forraje verde

21.92

31,2

8,4

56,9

8,1

5,4

7,3

Heno largo bueno

83,57

30,9

9,2

57,3

8,2

5,9

7,5

Heno largo malo

85,99

41,6

5,7

42,8

5,9

3,3

4,8

Heno malo molido

85,77

39,7

5,5

45,7

6,1

3,4

5,2

Elaboración propia: Álvarez y col (2014)

Determinación in vitro 2 MJ/Kg MS estimada a partir de MOD 3 Estimados según García Trujillo t Cáceres (1984)

El tamaño de las partículas del alimento como puede apreciarse en la Tabla 2, para los alimentos voluminosos troceados forraje verde, heno bueno y malo, presentaron una

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tenían un tamaño superior a 6,3 mm y del 4 al 8% eran mayores a 2,5 mm; el molinaje del heno permitió una importante reducción en la talla física de las partículas que se ubicaron entre 1,000 y 0,125 mm destacándose las partículas de 0,136 mm como ISBN las 978-9942-21-149-1 más abundantes (40%). Tabla 2. Porcentaje de distribución de las partículas del alimento según su estratificación de tamizado (diámetro del tamiz en mm) Alimento 6,300 2,500 1,000 0,630 0,136 0,125 >0,125 Forraje verde (FV)

93,07

5,86

1,07

Heno largo bueno (HLB)

92,42

4,92

1,33

0,66

0,47

0,18

Heno largo malo (HLM)

93,14

4,06

1,56

0,39

0,50

0,19

Heno malo molido HMM)

0,48

1,80

17,86 14,67 40,19 16,02

7,00

Elaboración propia: Álvarez y col (2014)

INDICADORES

HLB

En función al método de distribución de la comida, a INGESTION 427a 434 la ingestión primaria fue diurna mientras que la rub 396 mia y el reposoRUMIA fueron principalmente nocturnos a lo 515a largo del ciclorelacionados circadiano locon queelratifica a efecto repleción451 del REPOSO 617blodeplanteado

HLM

Dominio 1 - Producción de alimentos

La distribución circadiana de los componentes básicos de la conducta alimentaria (Tabla

correspondiéndose con el valor más bajo deun MS de por (Vasilatos(p<.001) y Wangsness 1986) de referente a la in3) muestra para el forraje verde incremento significativo en el tiempo las raciones estudiadas Es interesante destacar que fluencia del método sobre el accionar reposo debido principalmente a la reducción del tiempo de rumia (p<.001) conductual de las dietas de correspondiéndose heno malo largo ocon molido produjeron los animales. El efecto general sobre el indicador reel valor más bajo de MS de las raciones estudiadas Es los mayores tiempos de ingestión y rumia con indeposo circadiano coincide con lo señalado por (Rucinteresante destacar que las dietas de heno malo largo o molido produjeron los mayores pendencia al tamaño de sus partículas lo que coinkebusch, Phaneuf y Dunlop 1994), (Álvarez 1986) tiempos de ingestión y rumia con independencia al tamaño de sus partículas lo que cide con lo señalado por Mejía (2010) relativo a la y (Quincosa, Álvarez y Senra 2006) que asocian el con lo señalado por Mejía (2010) relativo a la influencia que tienen la calidad y influencia quecoincide tienen la calidad y el método de conaumento o la disminución del tiempo de reposo en el método de conservación del forraje sobre el nivel de aconsumo y esfuerzo de rumia servación del forraje sobre el nivel de consumo y función la oscilación circadiana del tiempo de rupuede explicarse porque el forraje verde al tener menor contenido de fibra y esfuerzo de rumia puede explicarse porque el forraje mia que a su vez depende de la lignina oscilación del tiempo la velocidad de pasaje o tránsito favoreciendo verde al tenerestimula menor contenido de fibra y lignina esde ingestiónun mayor consumo en un períodode de pasaje tiempo omás corto favoreciencomo reportan (Dumont y Petit 1995). La limitación en la timula la velocidad tránsito En la dieta de forraje verde, el nivel de ingestión de cantidad de alimento ingerida, bien más en una comida o en un día, se debe a factores do un mayor consumo en un período de tiempo MS (Tabla 4) alcanzó valores elevados como con corto como reportan (Dumont y Petit 1995). La lila dieta de HMM siendo ambos significativamente mitación en la cantidad de alimento ingerida, bien superiores (p < 0.001) mientras que el volumen de efecto de repleción rumen tal como reportan (Abazinge, en una comidarelacionados o en un día,con se el debe a factores rela- del agua ingerida fue menor por lo que le correspondió 1994) y( Álvarez (1998). cionados con Fontenot el efectoy Allen de repleción del rumen tal a esta dieta la relación agua/MS ingerida (p< Tabla 3. Distribución circadiana de los componentes delmenor comportamiento como reportan (Abazinge, Fontenot y Allen 1994) 0.001). Estos resultados ratifican lo señalado por alimentario (min) y( Álvarez (1998). (Theodorou y France 2000) y (Alvarez, col., 2009) HMM

respecto a quea el volumen dea agua ingerida es in446 445 versamente proporcional al nivel de hidratación del 529a alimento. 558a a rumen tal 436 como reportan (Abazinge, 466a

Fontenot y Allen 1994) y( Álvarez (1998). Elaboración propia: Álvarez y col (2014) Tabla Distribución circadiana de los componentes del comportamiento Superíndices3.diferentes p < 0.001 alimentario (min) INDICADORES HLM primaria HMM En función al método deFVdistribución deHLB la comida, la ingestión fue diurna a a a mientras que la rumia y 427 el reposo fueron 434 principalmente nocturnos a lo largo445 dela ciclo INGESTION 446 circadiano lo que ratifica lo bplanteado por (Vasilatos y Wangsness 1986) referente a la RUMIA 396 515a 558a 529a influencia del método sobre el accionar conductual de los animales. El efecto general b a a a REPOSO 451con 466 sobre el indicador reposo617 circadiano coincide lo señalado436 por (Ruckebusch, Phaneuf y Dunlop propia: 1994),Álvarez (Álvarez Elaboración y col1986) (2014) y (Quincosa, Álvarez y Senra 2006) que asocian el Superíndices diferentes p < 0.001 aumento o la disminución del tiempo de reposo en función a la oscilación circadiana del tiempo de rumia que a su vez depende de la oscilación del tiempo de ingestión En función al Tabla método4. de distribución de de la comida, la ingestión fue diurna Niveles y relación la ingestión de MS y primaria agua mientras que la rumia y el reposo fueron principalmente nocturnos a lo largo del ciclo INDICADORES HLB y Wangsness HLM circadiano lo que ratifica lo FV planteado por (Vasilatos 1986) referenteHMM a la MS (g/d) 1148,32 ± 882,51 ± 868,794 ± 1011,57 ± influencia del método sobre el accionar conductual de los animales. El efecto general 47,99a 47,88b 47,37b 43,31a sobre el indicador reposo circadiano por (Ruckebusch, Phaneuf b coincide con lo señalado a a Agua (l/d) O,31 ± 0,17 1,29 ± 0,17 1,64 ± 0,17 1,86 ± 0,10a b (Quincosa, Álvarez a b que asocian el y Dunlop 1994), (Álvarez 1986) y y Senra 2006) Relación agua/MS 0,58 ± 0,15 1,45 ± 0,15 2,02 ± 0,16 1,80 ± 0.09a aumento o la disminución del tiempo de reposo en función a la oscilación circadiana del (l/Kg) Elaboración propia: que Álvarez tiempo de rumia a suy col vez(2014) depende de la oscilación del tiempo de ingestión Superíndices diferentes p < 0.001 Tabla 4. Niveles y relación de la ingestión de MS y agua INDICADORES FVel nivel de ingestión HLB de MS (Tabla HLM4) alcanzó valores HMM En la dieta de forraje verde, Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 MS (g/d) 1148,32 ± 882,51 ± 868,794 ± 1011,57 elevados como con la dieta de HMM siendo ambos significativamente superiores (p < a ± a b b

esta dieta la menor relación agua/MS ingerida (p< 0.001). Estos resultados ratifican lo señalado por (Theodorou y France 2000) y (Alvarez, col., 2009) respecto a que el volumen de agua ingerida es inversamente proporcional al nivel de hidratación del ISBN 978-9942-21-149-1 alimento. Tabla 5. Duraciones diarias de ingestión (DDI) y rumia (DDR) y trabajo masticatorio (DDM) por tipo de dieta (min/kg de MS ingerida/24 hrs) INDICADORES DDI DDR DDM

FV 372,16 ± 36,28b 341,18 ± 26,78b 713,53 ± 37,95b

Elaboración propia: Álvarez y col (2014)

HLB 513,94 ± 36,66a 604,84 ± 26,89a 1143,54 ± 8,10a

HLM 539.48 ± 35,85a 626,46 ± 27.14a 1157,30 ±38,44a

HMM 462,81 ± 22,19a 540,70 ± 18,02c 986,40 ± 25,52c

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Superíndices diferentes p < 0.001

La tabla 5 muestra la laboriosidad del proceso masgramo de MS y FB ingerida, Grafico 2, se aprecia ticatorio (DDM) expresada en la duración diaria de que el tiempo empleado en la remasticación de la masticación (DDM) y de rumia (DDR), significatiFB (Índice de Fibrosidad Diario de Rumia) muestra vamente menores para la dieta de forraje verde al ser el menor tiempo para el forraje verde, el mayor para una dieta de más fácil ingestión y menor esfuerzo de el heno largo bueno mientras que el heno malo, largo rumia; en las dietas de heno, el trabajo masticatorio o molido, mostraron valores intermedios entre 1,5 y es superior e inclusive el efecto molinaje práctica1,9 min/g FB ingerida; estos resultados se explican, La tabla 5 muestra la laboriosidad del proceso masticatorio en la la característica mente no influye sobre la laboriosidad del mismo como expresa (DDM) (Álvarezexpresada 2007) por duración diaria de masticación (DDM) significativamente menores (Grafico 1), resultados que concuerdan con lo expre-y de rumia física(DDR), y grado de hidratación del alimento. La labopara la dieta de forraje verde al ser una dieta de más fácil ingestión y menor esfuerzo deFB es casi 2,5 sado por (Álvarez 2007). riosidad del trabajo de rumia para la rumia; en las dietas de heno, el trabajo masticatorio es superior e inclusive el de efecto veces superior al cálculo por gr MS ingerida para Al comparar el esfuerzo masticatorio de rumia tomolinaje prácticamente no influye sobre la todas laboriosidad del mismo (Grafico 1), las dietas. mando como referencia el tiempo en minutos por resultados que concuerdan con lo expresado por (Álvarez 2007).

Figura 1. Duraciones diarias de Ingestión, rumia y masticación 1400 1200 1000 800 600

400 200 0

HLB

HLM

DDI

DDR

HMM

DDM

Elaboración propia: Álvarez y col (2014)

Al comparar el esfuerzo masticatorio de rumia tomando como referencia el tiempo en minutos por gramo de MS y2.FB ingerida, Grafico 2, se aprecia que el tiempo empleado Figura Laboriosidad masticatoria de rumia en la remasticación2,5 de la FB (Índice de Fibrosidad Diario de Rumia) muestra el menor tiempo para el forraje verde, el mayor para el heno largo bueno mientras que el heno 2 malo, largo o molido, mostraron valores intermedios entre 1,5 y 1,9 min/g FB ingerida; 1,5 estos resultados se explican, como expresa (Álvarez 2007) por la característica física y grado de hidratación 1del alimento. La laboriosidad del trabajo de rumia para la FB es 0,5 al cálculo por gr de MS ingerida para todas las dietas. casi 2,5 veces superior 0

HLB FB

HLM

Elaboración propia: Álvarez y col (2014)

CONCLUSIONES 1. La alimentación con forraje verde determino una reducción de los tiempos de Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología 2015 ingestión, y rumia conUTMACH incremento del tiempo de reposo y consumo de MS y menor volumen de ingestión de agua.

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1. La alimentación con forraje verde determino una reducción de los tiempos de ingestión, y rumia con incremento del tiempo de reposo y consumo de MS y menor volumen de ingestión de agua. 2. El heno molido tiene poco efecto sobre los tiempos de ingestión, rumia y reposo pero incrementa el consumo de MS y agua para este tipo de conservación del forraje. 3. Las Duraciones Diarias de Ingestión (DDI) y de Rumia (DDR) disminuyen en el forraje verde mientras que la Duración Diaria de Masticación (DDM) se incrementa con el heno independientemente de su calidad y forma física lo que muestra el esfuerzo masticatorio para esta forma de conservación del forraje. 4. El cálculo para determinar el esfuerzo masticatorio es más objetivo en base a FB que en base a MS. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Abazinge, M., Fontenot, J. & Allen, V. (1994). Digestibility nitrogen utilization and voluntary intake of ensiled. J.anim.Sci. • Álvarez, A. (1986). Efecto de la suplementación proteica y energética en el comportamiento alimentario del carnero. Tesis Doctor en Ciencia Veterinaria., ICA-UNAH. La Habana. Cuba. • Álvarez. A. (1998). Fisiología del consumo voluntario y de la actividad ingestiva en los rumiantes. Monografía. Dpto. de Morfofisiología. Fac. Medicina Veterinaria. UNAH. La Habana. Cuba.

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CONCLUSIONES

• Ruiz, R. (2001). Ciclo de actualización en ciencias agrarias. bovinocultura para la producción de leche. Nutrición y agrostología. Instituto de Investigaciones de Pastos y Forrajes. Ministerio de la Agricultura, La Habana, Cuba • Theodorou, M.y France, J. (2000). Feeding systems and feed evaluation models. CABI Publishing. UK

• Álvarez. A. (2007). Fisiología Digestiva Comparada de los Animales Domésticos. Imprenta Machala. El Oro. Ecuador. • Álvarez, y Dabesa, G. (2008). Behaviour and Welfare of Domestic Animals. Faculty of Veterinary Medicine. University of Gondar. Ethiopia. • Álvarez, Pérez, H., De la Cruz, M., Quincosa, J., Pompa, A., Torres, E. (2009). Fisiología Animal Básica. Editorial F. Varela. MES. La Habana. Cuba. • Bae, D., Welch, J., Smith, A. (1981). Efficiency of mastication in relation to hay intake Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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NIVELES DE LOS MICRONUTRIENTES FE, ZN, CU, MN Y B EN SUELOS DE LA CUENCA DEL RÍO GUAYAS Rafael Más Martínez1, Alberto Gómez Ruíz1, Rigoberto Miguel García Batista2, José Alfredo Ordellana3, Miguel Ruperto Ventura Cruz1, Juan Carlos Baños Rodríguez1, Rosa María Sosa Álvarez1 y Everaldo Becerra de Armas1 Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar de Cuba (INICA) Universidad Técnica de Machala Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuicultura y Pesca (MAGAP) rafael@inica.vc.azcuba.cu

RESUMEN Se realizó el estudio de la fertilidad química de los suelos de la cuenca del Guayas, en lo concerniente a los contenidos asimilables de los micronutrientes Fe, Zn, Cu, Mn y B. Se colectaron con barrena agroquímica 1071 muestras compuestas de los suelos representativos de esta región, a la profundidad de 0 – 25 cm. Las muestras fueron enviadas al laboratorio especializado para su caracterización analítica. Los micronutrientes, hierro, zinc, cobre y manganeso, son extraídos por un agente quelatante EDTA, que es adicionado a una solución extractora de bicarbonato de sodio (Olsen modificado pH 8.5), para luego ser determinados por absorción atómica, mientras que el B fue extraído mediante solución de fosfato de calcio monobásico y leído en un colorímetro. Se determinaron los valores mínimos, máximos, medios, la desviación estándar, el coeficiente de variación y los niveles de fertilidad en que se encontraba cada elemento en los suelos, acorde a los niveles de referencia establecidos para la costa ecuatoriana. De los suelos estudiados el 46.71 % presentaron problemas de deficiencia de hierro, el 44.25% de boro y 38.84 % de zinc. Entre los principales factores edafoclimáticos que limitan el desarrollo de los cultivos en la región se encuentran el déficit hídrico, la poca profundidad efectiva del suelo, el bajo contenido de materia orgánica, nitrógeno y micronutrientes. Los resultados del estudio son de gran utilidad en la elaboración de estrategias de fertilización y manejo para el fomento de cultivos de interés estratégico en el territorio. Palabras clave: Micronutrientes, suelos, Guayas. ABSTRACT The study of the chemical fertility of soils was performed with regard to the equivalent content of micronutrients Fe, Zn, Cu, Mn and B. The samples of representative soils in this region were collected with auger agrochemical 1071 at a depth of 0 – 25 cm. Samples were sent to specialized laboratory for analytical characterization. Micronutrients, iron, zinc, cooper and manganese were extracted by a chelating agent EDTA which is added to an extracting solution of sodium bicarbonate (modified Olsen pH 8.5) to then be determined by atomic absorption, while the B was extracted with monobasic calcium phosphate and read on a colorimeter. The minimum, maximum, average, standard deviation, coefficient of variation and fertility levels in which each element was in the soils, according to the reference levels established for the Ecuadorian coast were determined. The soils studied show that 46.71% have iron deficiency, 44.25% of Boron, and 38.84% of zinc. Among the major factors limiting edaphoclimatic crop development in the region are water stress, low effective depth of soil, low in organic matter, nitrogen and micronutrients. The results of this study are useful in the manufacture of fertilizer strategies, and management to promote crops of considered interest in the territory. Keywords: Micronutrients, soil, Guayas.

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INTRODUCCIÓN

calidad de las cosechas.

Ocho de los diecisiete elementos esenciales para el crecimiento vegetal son llamados micronutrientes por ser requeridos en cantidades muy inferiores a los macro o meso nutrientes, son ellos el boro (B), cobre (Cu), cloro (Cl), hierro (Fe), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), níquel (Ni), y zinc (Zn). A pesar de ser requeridos en pequeñas cantidades, la falta de cualquiera de ellos en el suelo puede limitar el crecimiento de los vegetales (Darwich, 2005).

Los problemas de micronutrientes que hoy no pasan del plano local, pueden agravarse considerablemente en un futuro relativamente próximo, y pueden plantearse en nuevas y extensas zonas y crear complicadas y graves restricciones de producción si no se estudian debidamente y se diagnostican a tiempo.

En los últimos años, con el avance de una agricultura más intensiva y extractiva han comenzado a manifestarse deficiencias de distintos micronutrientes debido a un bajo nivel de disponibilidad en el suelo y una alta extracción por las cosechas. (Cruzate y col., 2006). En numerosos países de la región de América Latina se han observado respuestas a la aplicación de estos nutrientes. Por ejemplo, en Argentina se detectaron respuestas a la fertilización con Zinc en maíz y trigo (Ferraris y col, 2009), (Salvagiotti, 2013), a boro en girasol (Balboa, y col 2011), soja (Ferraris, y col 2005). En Cuba se ha reportado respuesta a la aplicación de Zinc en suelos cultivados de arroz. (Muñiz, 2008), realizaron una caracterización de 518 muestras de suelos superficiales de Brasil y determinaron que el 70% de las muestras poseían deficiencia de Cu, el 95% de Zn y el 37% de Mn (Prochnow, 2009). En los últimos 13 años la producción de granos de Brasil creció un 112%, con solo un 22% de incremento del área plantada. En otras palabras, el aumento de la productividad de los cultivos fue la principal causa del incremento de la producción de granos. Entre los factores responsables para este suceso se pueden mencionar el adecuado balance nutricional aumento en 2.1 veces de los macronutrientes y 13.3 veces de los micronutrientes y un mejor manejo de los cultivos (Yamada, 2004). La cuenca del Guayas, ubicada al suroeste de la República del Ecuador, con una superficie aproximada de 34 000 Km2, no está exenta de esta problemática y en algunos cultivos de interés económico en el territorio se presentan síntomas visuales que pudieran estar relacionados con desbalances nutricionales provocados fundamentalmente por los micronutrientes los cuales pueden estar afectando la producción y

MATERIALES Y MÉTODOS Se denomina “Cuenca del Guayas” a una extensa área del litoral ecuatoriano drenada por el Río Guayas y sus numerosos tributarios. Esta zona cubre más de 34.000 kilómetros cuadrados y está comprendida entre las mesetas de Santo Domingo de los colorados, por el Norte: las estribaciones de la Cordillera Occidental de los Andes, en una extensión aproximada de 300 kilómetros, por el Oriente, los cerros de Conguillo, Convento, Puca, Pucón, Paján, Chogón y Colonche- por el oeste, y la amplia desembocadura del Río Guayas y otros ríos de la cuenca en el Golfo de Guayaquil, por el Sur.

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Estos elementos poseen un importante rol fisiológico ya que inician y controlan un gran número de procesos biológicos estando incorporados en diferentes complejos enzimáticos. Actúan como centros activos de enzimas, vitaminas, en el metabolismo de los ácidos nucleicos y proteínas, en la respiración, el balance hídrico, la biosíntesis celular, entre otros.

El objetivo del presente trabajo fue determinar los niveles de fertilidad de los suelos de la cuenca del Guayas, en lo concerniente al contenido de micronutrientes asimilables (Fe, Zn, Cu, Mn y B). El estudio se llevó a cabo en el marco del Proyecto Integral para el Desarrollo Agrícola, Ambiental, Social y Sostenible del Ecuador (PIDAASSE) y es de gran utilidad en la elaboración de estrategias de fertilización y manejo para el fomento de cultivos de interés estratégico en el territorio.

Unos 10000 kilómetros cuadrados de la cuenca constituyen la denominada planicie aluvial del Guayas, próxima al nivel del mar y de topografía plana, constituida por suelos arcillosos de alta impermeabilidad y con un sistema de drenaje natural formado por innumerables esteros vinculados entre sí y que desaguan en los ríos próximos. Los suelos más representativos de esta región se corresponden con los Aridisoles, Inceptisoles, Entisoles y Vertisoles, de acuerdo a la Taxonomía de suelos norteamericana (USDA Soil Taxonomy, 2010). Se colectaron con barrena agroquímica 1071 muestras compuestas de los suelos representativos de la región, tomados a la profundidad de 0 – 25 cm. Las muestras de suelos pertenecían a las áreas comunales de las provincias Guayas y Santa Elena. Para el muestreo se tomó como concepto el denominado modelo suelo-paisaje, por el método libre (free survey), basado en el criterio a experto, teniendo en cuenta fundamentalmente las variaciones de las líneas del suelo, la topografía y el paisaje. Las muestras con su identificación correspondiente Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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fueron enviadas al laboratorio especializado donde se les determinó el grado de acidez (pH), el contenido de materia orgánica (MO), Nitrógeno, Fósforo, Potasio, Azufre, Zinc, Cobre, Hierro, Manganeso, Boro y los cationes Ca, Mg y K del complejo de absorción. Se utilizaron las técnicas analíticas estandarizadas del Laboratorio de Suelos, Tejidos Vegetales y Aguas de la Estación Experimental del Litoral Sur “Dr. Enrique Ampuero Pareja”. Los micronutrientes, hierro, zinc, cobre y manganeso, son extraídos por un agente quelatante EDTA, que es adicionado a una solución extractora de bicarbonato de sodio (Olsen modificado pH 8.5), para luego ser determinados por absorción atómica, mientras que el B fue extraído mediante solución de fosfato de calcio monobásico y leído en un colorímetro. Se determinaron los valores mínimos, máximos, medios, la desviación estándar, el coeficiente de variación y los niveles de fertilidad en que se encontraba cada elemento en los suelos, acorde a los niveles de referencia establecidos para la costa ecuatoriana.

mica de las 1071 muestras de suelos analizadas (0 – 25 cm), observándose el comportamiento de cada uno de los parámetros de fertilidad en sus valores mínimos, máximos medias, medianas, la desviación estándar, el coeficiente de variación y la categoría de evaluación acorde a los niveles de referencia establecidos para la costa ecuatoriana. Las figuras 1, 2, 3, 4, 5 muestran los niveles de los micronutrientes Fe, Zn, Cu, Mn y B en el horizonte superficial (0 – 25 cm). Se aprecia que el 46.71 % y el 38.84 % de las muestras presentan deficiencia de hierro y zinc respectivamente (figura 1 y 2). Para los micronutrientes Cu y Mn la mayor proporción de los suelos se encuentra en los niveles medios, no obstante el manganeso posee un 19.86% en la categoría baja (figura 3 y 4). Con relación al boro el 44.25% de las muestras presentan problemas de deficiencia y el 48,87% están en la categoría de media, lo que evidencia que existe un gran volumen de suelo con peligro potencial a presentar deficiencia de este micronutriente (figura 5).

Se llevó a Se cabo además determinación de los prinllevó a cabolaademás la determinación de los principales factores edafoclimáticos quede materia orgánica La figura 6 expresa los niveles cipales factores edafoclimáticos que pueden influir y forestal pueden influir en el desarrollo agropecuario la región, teniendo de como en el de horizonte superficial las muestras de suelos en el desarrollo agropecuario y forestal de la región, referencia las normas metológicas para los Estudios de Suelos y eldonde ManejoelIntegral de pertenecen la colectadas, 64.14% a la cateteniendo como las normas metológicas Caña dereferencia Azúcar (ESMICA) del Instituto de Investigaciones la Caña de Azúcara de goría de baja y el 31.23% la Cuba categoría media, lo que para los Estudios Suelos y el Manejo Integral de (INICA, de 2003). denota el pobre contenido de materia orgánica que la Caña deRESULTADOS Azúcar (ESMICA) del Instituto de InvesY DISCUSIÓN presentan los suelos de esta región, debido fundatigacionesCaracterización de la Caña de química Azúcar de delos Cuba (INICA, suelos mentalmente al proceso de deforestación que se está 2003). En el Cuadro 1 se presenta la caracterización química de las a1071 de suelos llevando cabomuestras desde hace varios años. El bajo con-

analizadas (0 – 25 cm), observándose el comportamiento de cada de losorgánica parámetros RESULTADOS Y DISCUSIÓN tenido de uno materia dedelos suelos, unido al fertilidad en sus valores mínimos, máximos medias, grado medianas, desviación estándar, elneutro a ligeramende la acidez prácticamente Caracterización química de los suelos coeficiente de variación y la categoría de evaluaciónteacorde a los niveles de referencia alcalino, así como a los contenidos altos de Ca y En el Cuadro 1 se presenta la caracterización quíestablecidos para la costa ecuatoriana. Cuadro 1. Caracterización química y estadística de los parámetros de fertilidad químicos de 1071 muestras de suelos (0-25 cm). Cuenca del Guayas, Ecuador Parámetros pH N P K Ca Mg S Zn Cu Mn B MO Ca/Mg Mg/K Ca+Mg/K

Unidad mgKg-1 mgKg-1 cmolKg-1 cmolKg-1 cmolKg-1 mgKg-1 mgKg-1 mgKg-1 mgKg-1 mgKg-1 %

Mínimo 5,70 4,00 2,00 0,13 6,00 0,20 1,00 0,40 0,70 1,40 0,06 0,20 0,91 0.25 5.13

Máximo 8,70 36,00 158,00 4,74 27,00 13,10 98,00 48,30 67,00 81,80 2,60 7,80 110,00 40.77 210.00

Media 7,30 17,49 31,72 0,78 19,56 4,73 14,39 3,92 4,03 12,11 0,60 2,63 5,28 7.77 38.37

Mediana 7,30 18,00 25,00 0,72 20,00 4,40 11,00 2,40 3,60 9,10 0,54 2,60 4,42 6.29 33.87

Elaboración propia: García y col (2014)

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D.Stand. 0,60 5,14 29,62 0,40 2,69 2,00 11,03 4,19 2,16 10,33 0,34 1,20 6,87 6.60 22.69

CV % 8,19 29,38 93,35 50,92 13,75 42,27 76,69 106,88 53,58 85,28 56,46 45,37 130,09 84.92 59.12

Categoría Pract. Neutro Bajo Alto Alto Alto Alto Medio Bajo a Medio Medio Medio Bajo a Medio Bajo Normal Normal Normal

Las figuras 1, 2, 3, 4, 5 muestran los niveles de los micronutrientes Fe, Zn, Cu, Mn y B en

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Mg, constituyen a nuestro juicio factores que están incidiendo negativamente en el contenido, balance y disponibilidad de los micronutrientes en los suelos, afectando su fertilidad.

- Bajo contenido de materia orgánica y nitrógeno - Desbalance nutricional provocado por déficit de micronutrientes (Fe, Zn, Cu, Mn y B) Principales factores que limitan - en Riesgo potencial a las inundaciones durante La figuraedafoclimáticos 6 expresa los niveles de materia orgánica el horizonte superficial de las el desarrollo de los cultivos la época invernal (suelos arcillosos de topomuestras de suelos colectadas, donde el 64.14% pertenecen a la categoría baja y el 31.23% grafía llana o depresional y suelos aluviales la categoría media, lo que denota el pobre contenido de materia orgánica que presentan - DéficitaHídrico arcillosos) los suelos de efectiva esta región, - Poca profundidad deldebido suelo fundamentalmente al proceso de deforestación que se está llevando a cabo desde hace varios años. El bajo contenido de (Entisoles materia orgánica de los - Erosión e Inceptisoles) y el peli- Pendiente ondulada o superior, compactación suelos, unido al grado de acidez prácticamente neutro a ligeramente alcalino, como a los (Aridisoles y gro potencial a la así salinización - Drenajecontenidos interno lento y suelos con a nuestro juicio factores que están incidiendo altos (vertisoles de Ca y Mg, constituyen Vertisoles) horizontes vérticos yen argílicos) negativamente el contenido, balance y disponibilidad de los micronutrientes en los

Figura 1. Distribución de los niveles de hierro en los suelos (0 – 25 cm). Cuenca del Guayas, Ecuador.

Figura 3. Distribución de los niveles de cobre en los suelos (0 – 25 cm). Cuenca del Guayas, Ecuador.

Figura 5. Distribución de los niveles de boro en los suelos (0 – 25 cm). Cuenca del Guayas, Ecuador.

Figura 2. Distribución de los niveles de zinc en los suelos (0 – 25 cm). Cuenca del Guayas, Ecuador.

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suelos, afectando su fertilidad.

Figura 4. Distribución de los niveles de manganeso en los suelos (0 – 25 cm). Cuenca del Guayas, Ecuador.

Figura 6. Distribución de los niveles de materia orgánica en los suelos (0 – 25 cm). Cuenca del Guayas, Ecuador.

Elaboración propia: García y col (2014) Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

Principales factores edafoclimáticos que limitan el desarrollo de los cultivos

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CONCLUSIONES 1. De los suelos estudiados el 46.71 % y 38.84 % presentaron problemas de deficiencia de hierro y zinc respectivamente. 2. Los suelos están generalmente medianamente abastecidos de Cu y Mn, no obstante este último presenta un 19.86% en la categoría baja. 3. Con relación al boro el 44.25% de los suelos presentan problemas de deficiencia y el 48,87% están en la categoría de media. 4. El bajo contenido de materia orgánica de los suelos, unido al grado de acidez prácticamente neutro a ligeramente alcalino, así como a los contenidos altos de Ca y Mg, constituyen factores que están incidiendo negativamente en el contenido, balance y disponibilidad de los micronutrientes en los suelos. 5. Entre los principales factores edafoclimáticos que limitan el desarrollo de los cultivos en la región se encuentran el déficit hídrico, la poca profundidad efectiva del suelo, el bajo contenido de materia orgánica, nitrógeno y micronutrientes. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Balboa, R., Espósito, G., Castilla, C. y Balboa, G. (2011). Estrategias de fertilización con boro en girasol. Simposio Fertilidad 2011. La nutrición del cultivo integrada al sistema de producción, 154-155. • Cruzate, G., Rivero, E. y Turati, R. (2006). Cobre, hierro y manganeso: mapas de disponibilidad y respuesta a la fertilización en suelos de la región pampeana. Instituto de Suelos- CRN- INTA. XX Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Rep. Argentina. • Darwich, N. (2005). Manual de fertilidad de suelos y usos de fertilizantes. Cap. 8. Editorial Gráfica Armedenho, segunda Edición, 289. • Ferraris, G. y Couretot, L. (2009). Respuesta del maíz a la fertilización complementaria con Zinc, boro, y otros nutrientes. Revista Agromercado. ISSN 1514-2213x. Cuadernillo Fertilidad y Fertilizantes. Vol. 28, 22-24.

• Ferraris, G., Couretot, L.y Ponsa, J. (2005). Evaluación de la utilización de molibdeno, cobalto, boro y otros nutrientes en soja de primera. En soja. Resultados de 9 Unidades demostrativas del Proyecto Regional AgrícoMemoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

FUNDAMENTOS PARA EL EMPLEO EFICIENTE DE LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS EN LA CAÑA DE AZÚCAR EN CUBA

RESUMEN El presente trabajo resume los resultados obtenidos durante 45 años de investigación desarrollada a través de más 3000 cosechas de experimentos de campo, bajo diferentes ecosistemas cañeros de Cuba, los cuales han mostrado que las necesidades de nitrógeno de este cultivo están asociadas al tipo de cepa, al rendimiento que es posible alcanzar con la fertilización y a características del suelo, como: hidromorfía y compactación, además del porcentaje de la materia orgánica, que es un indicador eficaz para diagnosticar el contenido de nitrógeno presente en el suelo. Basados en estos fundamentos se elaboró una recomendación para el empleo eficiente de los fertilizantes nitrogenados en la caña de azúcar, lo cual constituye un logro y una herramienta de extrema utilidad para el productor cañero, por los resultados que es posible alcanzar en el rendimiento agrícola sin dañar el medio ambiente, lo cual está en perfecta concordancia con los principios de agricultura sostenible, es decir, aplicar la cantidad de fertilizante nitrogenado justamente necesario para obtener un rendimiento óptimo y preservar el ecosistema. Además se ofrecen resultados de otros indicadores importantes como: cantidad de nitrógeno que extrae una tonelada de tallos de caña molibles, diagnostico foliar, respuesta de diferentes genotipos de caña a la fertilización nitrogenada, formas, épocas y métodos de aplicación de los fertilizantes nitrogenados, fraccionamiento de las dosis de nitrógeno, influencia del nitrógeno en la calidad de la caña para la zafra, entre otros aspectos de relevante importancia para un manejo adecuado de la fertilización nitrogenada.

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Hipólito Pérez Iglesias1, Irán Rodríguez Delgado2 Universidad Técnica de Machala hperez@utmachala.edu.ec 1 irodriguez@utmachala.edu.ec 2

Palabras clave: Fertilizante nitrogenado, recomendación, suelo, caña de azúcar. ABSTRACT This paper summarizes the results obtained during 45 years of research developed through over 3000 crops of field experiments under different sugarcane ecosystems of Cuba, which have shown that nitrogen needs of the crop are associated with the stool of cane type, the cane yield that can be achieved with fertilization and soil characteristics, as hydromorphy and compaction, and the percentage of organic matter, which is effective indicator to diagnoses the content of nitrogen in the soil i. Based on these results a recommendation for the efficient use of nitrogen fertilizers in sugar cane was developed, which is an success and an extremely useful tool for sugarcane producer, with the results that can be achieved in the agricultural yield without damaging the environment, which is in perfect accord with the principles of sustainable agriculture, ie, apply the amount of nitrogen fertilizer just needed to obtain optimum performance and preserve the ecosystem. Further results of other indicators as: amount of nitrogen extracted by a ton of millable cane stalks, foliar diagnosis, response of different genotypes cane to nitrogen fertilization, shapes, ages and methods of application of nitrogen fertilizers, fractionation nitrogen dose, nitrogen influence on the quality of the cane for the harvest, and other aspects of significant importance for the proper management of nitrogen fertilization. Keywords: Nitrogen fertilizer, recommendation, soil, sugarcane. Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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INTRODUCCIÓN

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Para cualquier país productor de caña de azúcar contar con una recomendación, científicamente argumentada, para la aplicación de fertilizantes minerales constituye una herramienta de extrema utilidad. Todas las labores que se realizan en la cadena productiva de la caña de azúcar son importantes y deben estar armónicamente sincronizadas, lo cual asegura que los rendimientos no declinen vertiginosamente. Especial atención se necesita brindar a la nutrición de esta planta y en particular a la fertilización nitrogenada, ya que en las condiciones del trópico, donde los procesos de degradación del suelo son intensos, esta labor constituye una práctica cultural de máxima importancia para que los campos de caña alcancen rendimientos adecuados y estables, lo cual no es posible garantizar sin la aplicación de fertilizantes minerales, propiciar una nutrición balanceada del cultivo y mucho menos alcanzar producciones altas y rentables. El elevado costo de la fertilización, exige realizar un uso oportuno y efectivo para asegurar el máximo aprovechamiento. En este trabajo se resumen los principales resultados alcanzados, en más de 3000 cosechas de experimentos de campo, durante 45 años de trabajo experimental, del Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA). Se exponen los elementos básicos indispensables para manejar adecuadamente la fertilización nitrogenada de la caña de azúcar en las condiciones edafoclimáticas de Cuba, sin olvidar que los fertilizantes minerales son los de mayor impacto negativo en el entorno cuando se usan en exceso, sobre todo los nitrogenados, sin embargo bien utilizados son capaces de aumentar los rendimientos hasta en un 25 %, incrementar significativamente la rentabilidad del productor y la calidad de la materia prima en armonía con el entorno. El trabajo se realizó con el objetivo de brindar al productor los fundamentos que se deben tener presente, al momento de la aplicación de fertilizantes nitrogenados, en los diferentes ecosistemas cañeros del país, al contar con una recomendación científicamente argumentada, la cual puede servir, además, como referencia para otros países con condiciones similares. MATERIALES Y MÉTODOS Para la realización del trabajo se consideraron los resultados de más de 3000 cosechas de experimentos de campo, efectuadas en los principales ecosistemas cañeros de Cuba. Las parcelas experimentales eran de seis hileras a una distancia de 1.60 m y 7.5 m de largo, las evaluaciones se realizaron en las cuatro hi18

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leras centrales, por lo que el área útil de cada parcela experimental fue de 48 m2. Los diseños experimentales utilizados fueron el rectángulo latino (10x5) y el de bloques al azar con cuatro repeticiones donde la variable independiente fue la fertilización nitrogenada y los niveles las distintas dosis utilizadas y la variable dependiente el rendimiento en toneladas de caña por hectárea obtenido. La conducción de los experimentos y el pesaje directo de la caña de cada parcela se efectúo según las Normas Metodológicas del (INICA, 2003), a cada cosecha se le efectúo un análisis estadístico (Prueba T Student) para determinar la mínima diferencia significativa al 0.05 de probabilidad de ocurrencia del error (confiabilidad del 95%). Posteriormente se determinó la respuesta de las diferentes cepas de caña a la fertilización nitrogenada utilizando la prueba no paramétrica de Willcoxon. El diagnostico foliar se realizó por el método TVD. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La nutrición de las plantas depende de 16 elementos esenciales. De ellos, tres: Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O) constituyen cerca del 95% de la planta y provienen del agua y del aire. Estos tres elementos participan en la fotosíntesis. Los 13 elementos restantes se clasifican en mayores primarios Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Potasio (K), mayores secundarios Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Azufre (S) y microelementos Cloro (Cl), Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Boro (B), Zinc (Zn), Cobre (Cu) y Molibdeno (Mo), los cuales las plantas absorben del suelo o de los fertilizantes y enmiendas que se aplican (INPOFOS, 1995). El hecho de que un elemento se encuentre formando parte de los tejidos de la planta no es prueba de que resulte esencial, pues para ello deben cumplirse determinados requisitos como son: - El elemento debe estar directamente implicado en el metabolismo de la planta. - En caso de insuficiencia aparecerán anormalidades o síntomas definidos. - De faltar, la planta no completará su ciclo vegetativo o reproductivo. Para realizar un aprovechamiento óptimo de los fertilizantes minerales es necesario precisar en cada campo de caña (unidad mínima de manejo agronómico, UMMA) cual o cuales nutrientes limitan el rendimiento del cultivo y que dosis, momento, lugar y forma de aplicación del fertilizante que lo(s) contiene debe utilizarse para alcanzar los mejores resultados económicos y ecológicos, basado en los

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Diagnóstico de la necesidad de nitrógeno por la caña de azúcar El análisis químico de muestras de suelo resulta de poca utilidad con fines de diagnóstico para la fertilización nitrogenada, dada la participación de dos sistemas biológicos en la absorción de este nutriente por las plantas: a) la mineralización de la materia orgánica del suelo (MOS) y b) la propia planta. Las recomendaciones de fertilizante nitrogenado que se dan este trabajo, se basan en resultados obtenidos en experimentos de campo bajo diferentes condiciones edafoclimáticas, los cuales han mostrado que las necesidades de este elemento están asociadas al tipo de cepa, al rendimiento que es posible alcanzar con la fertilización y a características del suelo, como: la hidromorfía y la compactación, muy asociadas con la aireación del suelo y el ambiente en general en que se desarrollan los microorganismos del suelo. El contenido de materia orgánica de la capa arable del suelo es también un criterio asumido para la determinación de las dosis de nitrógeno a aplicar (Figura 1). Al respecto (De León, 2001) reportó que a contenidos de MOS menores de 2,5 % se incrementa la respuesta de la caña de azúcar a las aplicaciones de N y que con valores superiores a 6 % no se observaba respuesta a la fertilización nitrogenada. (Pablos, 2008) corroboró la importancia de la materia

orgánica del suelo como factor importante para la estimación de las dosis de nitrógeno necesarias para la caña de azúcar (Tabla 1). Efectos del nitrógeno sobre el rendimiento agrícola: Cuando la disponibilidad de formas asimilables del N es limitativa, su aplicación origina un incremento progresivo de la población de tallos, lo que es considerado como el mayor efecto de los fertilizantes nitrogenados sobre la producción. Este efecto se manifiesta con diferente intensidad en las distintas cepas, ausente frecuentemente en caña planta y más marcada en los retoños o socas. El aumento del número de tallos «molibles» alcanza un límite no superado por cantidades adicionales del nutriente. Algo similar ocurre con el ritmo de elongación y el grosor del tallo, se incrementan hasta cierto límite, rebasado el cual no se producen nuevos efectos. La Figura 2, muestra los referidos componentes del rendimiento en un tercer retoño. La acción del nitrógeno como estimulante del ahijamiento y de la población de tallos ha sido referida por muchos autores desde tiempos pretéritos, entre los que se encuentran los clásicos investigadores que trazaron pautas sobre la nutrición de la caña de azúcar, (Borden, 1943) y (Van Dillewijn, 1975). Estos autores coinciden en que el mayor efecto del nitrógeno sobre la producción de caña es debido al aumento del número de tallos molibles.

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principios del manejo sostenible de tierras.

Figura 1. Relación entre contenido de materia orgánica del suelo y el rendimiento relativo de la caña de azúcar. Adaptada de: De León (2001)

Elaboración propia: Pérez y col (2014)

Tabla 1. Corrección de la dosis en base al N de la hoja TVD, tomada a los cuatro y cinco meses de edad de la planta de caña de azúcar Edad de la muestra Corrección de dosis Categoría 4 meses 5 meses % kg de N ha-1 Deficiente < 1,3 < 1,2 > 70 Moderado 1,3 – 1,6 1,2 – 1,5 20 – 70 Abastecido 1,6 – 2,0 1,5 – 1,9 0 – 20 Excesivo > 2,0 > 1,9 0 Elaboración propia: Pérez y col (2014)

Memoria de Artículos del Primer Congreso Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 Efectos del nitrógeno sobre el rendimiento agrícola: Cuando la disponibilidad de deformas asimilables del N es limitativa, su aplicación origina un incremento progresivo de la

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La acción del nitrógeno como estimulante del ahijamiento y de la población de tallos ha sido referida por muchos autores desde tiempos pretéritos, entre los que se encuentran los clásicos investigadores que trazaron pautas sobre la nutrición de la caña de azúcar, (Borden, 1943) y ISBN 978-9942-21-149-1 (Van Dillewijn, 1975). Estos autores coinciden en que el mayor efecto del nitrógeno sobre la producción de caña es debido al aumento del número de tallos molibles. Figura 2. Efecto de diferentes dosis de nitrógeno sobre las componentes del rendimiento Paralelamente, las aplicaciones al acrecentar el área foliar y contribuir a la agrícola endeunnitrógeno, tercer retoño del cultivar Ja60-5 formación de clorofila, favorecen la actividad fotosintética y estimulan la formación de materia seca. La insuficiencia de este nutriente disminuye la actividad de las enzimas responsables de la fijación del CO2. Exportación de nitrógeno por la cosecha: La media de extracción de nitrógeno para la caña de azúcar en Cuba está en el entorno de 1,18-1,49 kg/t de caña, con un valor correspondiente a la exportación de 0,50-0,55 kg de N/t de tallos. Estos valores son dependientes de las variedades utilizadas y de las circunstancias en que se realiza la cosecha. Cuando se eleva el nivel de nitrógeno aplicado al suelo, aumenta el índice de extracción por la planta, sin obtener los correspondientes incrementos de producción (Tabla 2). Factores que determinan la efectividad en el uso del nitrógeno: El efecto de las aplicaciones de N sobre la caña de azúcar no es uniforme, está determinado por factores dependientes del genotipo, del ambiente y del manejo que el hombre realiza de la fertilización Elaboración propia: Pérez y col (2014) y del cultivo. La acción del nitrógenodecomo estimulante ahijamiento de la población de eleva talloselhanivel sido Tabla 2. Incremento la extracción de del N por la caña dey azúcar cuando se referida por muchos autores desde tiempos pretéritos, entre los que se encuentran los clásicos de aplicación de este elemento investigadores que trazaron pautas sobre la nutrición de caña de azúcar, (Borden, 1943) y Nlaextraído Caña t ha-1 N kg ha-1 kg que ha-1 el mayor kg t deefecto caña del nitrógeno sobre la (Van Dillewijn, 1975). Estos autores coinciden en 0 70 72 1.03 producción de caña es debido al aumento del número de tallos molibles. 120 101 Paralelamente, las aplicaciones de nitrógeno, al 122 acrecentar el 1.21 área foliar y contribuir a la 300 105 178 1.69 formación de clorofila, favorecen la actividad fotosintética y estimulan la formación de Elaboración propia: Pérez y col (2014) materia seca. La insuficiencia de este nutriente disminuye la actividad de las enzimas responsables de la fijación del CO2. Paralelamente,Exportación las aplicaciones de por nitrógeno, al La media mular nutrientes.de nitrógeno para la caña de nitrógeno la cosecha: de extracción acrecentar el área foliar contribuir a la formación de azúcar en yCuba está en el entorno de 1,18-1,49La kg/tinteracción de caña, con nitrógeno–variedad un valor correspondiente no ha sido sude clorofila, favorecen la actividad fotosintética y a la exportación de 0,50-0,55 kg de N/t de tallos. Estos valores son dependientes de las ficientemente estudiada en Cuba, en los cultivares estimulan la formación de materia La insufi- en que variedades utilizadas y deseca. las circunstancias se realiza la cosecha. se eleva el My5514 y comerciales Ja60-5, Cuando C87-51, B4362, ciencia de este nutriente disminuye la actividad de nivel de nitrógeno aplicado al suelo, aumenta el índice de extracción por la planta, sin obtener My5354 no se encontró interacción en ningún caso. las enzimas responsables de la fijación del CO2. los correspondientes incrementos de producción (Tabla 2). No obstante el hecho de no haberse encontrado inFactores que por determinan la La efectividad uso delennitrógeno: El estadísticos, efecto de las los resultados Exportación de nitrógeno la cosecha: media en el teracción los análisis aplicaciones de N sobre la caña de azúcar no es uniforme, está determinado por factores de extracción de nitrógeno para la caña de azúcar de primer retoño en suelos vérticos mostraron mejor dependientes del genotipo, del ambiente y del manejo que el hombre realiza de la en Cuba está en el entorno de 1,18-1,49 kg/t de respuesta a las aplicaciones fertilización de nitrógeno con las vay del cultivo. caña, con un valor correspondiente a la exportación riedades Ja60-5, B4362 y C87-51.

de 0,50-0,55 kg de N/t de tallos. Estos valores son Uso del porselas diferentes Incremento utilizadas de la extracción de nitrógeno azúcar cuando eleva el nivel cepas: Para dependientes Tabla de las2.variedades y de de lasN por lalascaña condiciones de Cuba se ha demostrado que la de aplicación de este elemento circunstancias en que se realiza la cosecha. Cuando cañaNdeextraído azúcar plantada en primavera (enero a juN kg ha-1al suelo, Caña tauha-1 se eleva el nivel de nitrógeno aplicado kgnio) ha-1 bajo kg tcondiciones de caña normales de cultivo y para menta el índice de extracción por la0planta, sin obte70 72 1.03 cualquier edad de cosecha, no requiere de la apliner los correspondientes incrementos 120 de producción 101 122 cación de N1.21 para producir al mes hasta 10 t de caña (Tabla 2). 300 105 178 1.69 en las plantaciones de frío (julio a ha-1 y aunque Elaboración propia: Pérez y col (2014)

Factores que determinan la efectividad en el uso del nitrógeno: El efecto de las aplicaciones de N sobre la caña de azúcar no es uniforme, está determinado por factores dependientes del genotipo, del ambiente y del manejo que el hombre realiza de la fertilización y del cultivo.

Interacción nitrógeno-variedad: Las variedades muestran entre sí diferencias morfológicas y fisiológicas que pueden obrar sobre la capacidad de las mismas para asimilar nutrientes. Así se tiene, por ejemplo, distinta amplitud del sistema radical, o de la actividad fotosintética, o de la aptitud para acuMemoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

diciembre) se han encontrado respuestas ocasionales a dosis bajas (40 a 75 kg de N ha-1), en la actualidad se prefiere prescindir de las aplicaciones de N a las mismas, debido a la baja frecuencia que se observan las respuestas excepto en los casos de hidromorfía, compactación manifiesta u otra condición de estrés presente en el suelo. Los efectos beneficiosos de la fertilización nitrogenada sobre los retoños son más frecuentes y en la actualidad hay consenso en admitir que la demanda de N aumenta con el número de cortes, hasta un límite. Las dosis de N para retoños, referidas con

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mayor frecuencia por autores de la literatura cañera de diversos países varían en el intervalo de 100 a 150 kg de N ha-1. Bajo las condiciones de Cuba se ha observado que por lo general dosis de 75 a 150 kg de N ha-1 son suficientes.

Tabla 4. Llegándose a la conclusión que las respuestas en caña planta se producen en suelos de textura gruesa y en presencia de hidromorfía siendo necesaria la aplicación de fertilizante nitrogenado.

El mejor uso de la fertilización nitrogenada por los La necesidad de aplicaciones crecientes de N en los retoños se debe, en lo fundamental, al deterioro de Interacción nitrógeno-variedad: Las variedades muestran entre sí diferencias morfológicas retoños se explica comúnmente por el deterioro grala estructura del suelo a causa de la compactación, y fisiológicas que pueden obrar sobre la capacidad de las mismas para asimilar nutrientes. Así dual de las condiciones del suelo. En las cepas de situación acentuada en las cepas más viejas y en los se tiene, por ejemplo, distinta amplitud del sistema radical, o de la actividad fotosintética, o de planta las condiciones del suelo favorecen el aprosuelos más plásticos, mientras las cepas de planta no la aptitud para acumular nutrientes. vechamiento de sus reservas de nitrógeno, pero no sólo disponen de mejores condiciones físicas en el La interacción nitrógeno–variedad no ha sido suficientemente estudiada en Cuba, en los debe relegarse a un plano secundario los aspectos suelo, sino también de mayor contenido de materia cultivares comerciales Ja60-5, C87-51, B4362, My5514 y My5354 no se encontró interacción fisiológicos y morfológicos de cada cepa (Tabla 3). orgánica incorporada al suelo, factores ambos derien ningún caso. No obstante el hecho de no haberse encontrado interacción en los análisis vados de los procesos de renovación de cepas (Pérez La influencia estadísticos, del suelo ylos la resultados cepa sobre uso retoño del N en suelos de el primer vérticos mostraron mejor respuesta a las y col., 2013). en la fertilización de la caña de azúcar, es muy signi-

en la actualidad en admitir demanda de N aumenta con el número corte de los retoños, próximohay al consenso sistema radical, sinque la La no aplicación consecutiva de Ndeen caña planta hasta unpudiendo límite. Lasutilizar dosis deindisN para retoños, referidas connomayor por necesidad de cortes, fraccionarlo, y primer retoño afectafrecuencia a las restantes cepas. La autores de la literatura cañera de diversos países varían en el intervalo de 100 a 150 kg de N en un suelo tintamente urea,-1sulfato de amonio o nitrato de amoTabla 5 muestra los resultados obtenidos Bajo las condiciones de Cuba se kg ha observado que por lo general dosisefectos de 75 a 150 kg de nio, así como ha que. -1altas dosis; superiores a 150 de Ferralítico Rojo, con beneficiosos producto son suficientes. N ha N ha-1, mostraron tendencia a disminuir la riqueza de la fertilización nitrogenada sólo en el tercer retodurabilidad dedela aplicaciones cepa, la conveniencia momento de la siembra (cuando crecientes de de aplicarlo N en losalretoños porpor el en sacarosa deLalosnecesidad jugos. ño, cosechaseenexplica la quecomúnmente no hubo influencia desfavorarazones justificadas se espere respuesta en cepas de planta) o lo más pronto posible tras el deterioro gradual de las condiciones del suelo. En las cepas de planta las condiciones del ble debida a la ausencia de fertilización en las dos Las dosis óptimas encontradas enpróximo condiciones ex-reservas corte de los retoños, al sistema radical, sin necesidad pero de fraccionarlo, pudiendo suelo favorecen el aprovechamiento de sus de nitrógeno, no debe relegarse a un primeras cepas. perimentales, por suelos y cepas, se muestran en el

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aplicaciones de nitrógeno con las variedades Ja60-5, B4362 y C87-51.

ficativa en Cuba, loslas retoños respecto León, 2001) analizar medidas de tendencia Usola delprioridad nitrógenodepor diferentes cepas: Para(De las condiciones dealCuba se ha las demostrado a la caña planta es muy superior. central por cepas de caña planta (PL)dey retoños (R) y que la caña de azúcar plantada en primavera (enero a junio) bajo condiciones normales agrupamiento de suelos, conproducir relaciónal a la respuesta para cualquier edad decon cosecha, de la aplicación de N para La necesidad cultivo de estey nutriente aumentó el nú-no requiere -1 ante la fertilización nitrogenada, comporen las plantaciones de frío (julio a diciembre) seencontró han mes 10 estabilidad t de caña haenylaaunque mero de cortes, la hasta mayor respuesta -1 tamientos Así, en el análisis la actualidad se para todos respuestas ocasionales a dosis a 75 kg diferentes. de N ha ), en se obtuvo en elencontrado segundo retoño, hubo un efecto favo-bajas (40 los suelos se manifestó un aumento de la respuesta, prefiere prescindir de las aplicaciones de N a las mismas, debido a la baja frecuencia que se rable del nitrógeno sobre la durabilidad de la cepa, la expresada compactación en rendimiento relativo, según avanzó el las respuestas excepto los casos de hidromorfía, manifiesta u otra conveniencia observan de aplicarlo al momento de laensiembra número de cortes, más dispersa, a partir del quinto condición de estrés presente en el suelo. (cuando por razones justificadas se espere respuesta retoño encontrándose exentos de Los efectos la fertilización sobre los retoños soncasos más frecuentes y respuesta. en cepas de planta) o lobeneficiosos más prontodeposible tras elnitrogenada

utilizar indistintamente urea, sulfato de amonio o nitrato de así(Tabla como 3). que altas dosis; plano secundario los aspectos fisiológicos y morfológicos deamonio, cada cepa -1 superiores a 150 kg de N ha , mostraron tendencia a disminuir la riqueza en sacarosa de los jugos. Tabla 3. Frecuencia por tipo de suelo con que se manifiestan efectos favorables ante la Las dosis óptimas encontradas en condiciones por planta suelos y cepas, se muestran fertilización nitrogenadaexperimentales, en cepas de caña en el Tabla 4. Llegándose a la Cantidad conclusión que las respuestas en caña planta sefavorable producen en de cosechas efectuadas Frecuencia Suelo gruesa y en presencia de hidromorfía siendo necesaria la aplicación de suelos de textura Total Con respuesta Porcentaje (%) fertilizante nitrogenado. Ferralítico Rojo 96 4 4,2 El Ferralítico mejor uso Amarillento de la fertilización 28 nitrogenada por los3 retoños se debe, en lo 10,7 fundamental, al Ferralítico Cuarcítico 10 2 20,0 deterioro de la estructura del suelo a causa de la compactación, situación acentuada en las Pardo Carbonatos 2 2,9sólo disponen cepas máscon viejas y en los suelos 69 más plásticos, mientras las cepas de planta no Pardo sin Carbonatos 23 3 13,0 de mejores condiciones físicas en el suelo, sino también de mayor contenido de materia Total 338 30 8,8 orgánica incorporada al suelo,Elaboración factores ambos derivados de los procesos de renovación de propia: Pérez y col (2014) cepas (Pérez y col., 2013). La influencia del suelo y la cepa sobre el uso del N en la fertilización de la caña de azúcar, es 4. Dosisen óptimas tipos de respecto suelo y cepas de retoños muyTabla significativa Cuba, de la nitrógeno prioridad en de tres los retoños a la caña plantapara es muy producciones de 8 a 10 t de caña/ha/mes superior. Cepas La necesidad de este nutriente aumentó con el número de cortes, la mayor estabilidad en la Primer retoño Segundo retoño Otros retoños Suelo respuesta se obtuvo en el segundo retoño, hubo Dosis un efecto en kgfavorable de N ha-1del nitrógeno sobre la Ferralítico Rojo Ferralítico Amarillento Vertisuelos

50 a 75

125 a 175 125 a 150 75 a 125

Elaboración propia: Pérez y col (2014)

200 180 200

(De León, 2001) al analizar las medidas de tendencia central por cepas de caña planta (PL) y Memoria ade Artículos del Primerante Congreso Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 retoños (R) y agrupamiento de suelos, con relación la respuesta la de fertilización nitrogenada, encontró comportamientos diferentes. Así, en el análisis para todos los suelos se

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Tabla 5. Resultados obtenidos en las cosechas de segundo retoño de los experimentos de N por cepas realizados en Suelo Ferralítico Rojo con una precipitación promedio anual de 1292,6 mm Tratamiento Rendimiento Planta Retoño 1 Retoño 2 Agrícola Azucarero (t ha-1) N kg ha-1 Pol (%) Pol (t ha-1) 0 83,21 b 17,63 14,67 b 75 96,88 a 17,33 16,77 a 0 0 150 98,44 a 17,53 17,25 a 75 75 99,53 a 17,32 17,27 a 150 150 98,92 a 17,48 17,27 a 75 75 75 93,92 a 17,23 16,18 ab 150 150 150 96,99 a 17,34 16,82 a Coeficiente de variación (%) 8,53 2,07 8,36 Elaboración propia: Pérez y col (2014)

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Influencia de la lluvia: A bajos niveles de lluvia corresponde mayor necesidad de N, hasta

Influencia del suelo: Después de la cepa el otro facFuentes portadoras de nitrógeno: Aunque existe un límite. Cuando la lluvia excede los 1000 mm se necesita una dosis menor. Un nivel de tor que con más fuerza determina la respuesta de la una amplia disponibilidad de fuentes portadoras de precipitación anual de 1200 mm se considera óptimo, y con precipitaciones de 1600 mm en caña de azúcar ante las aplicaciones de nitrógeno, N, las que más se utilizan son: adelante el efecto de las aplicaciones de N sobre la producción prácticamente son nulas. es el suelo, éstos difieren en el contenido de MOS, Nitrato delaamonio: Aporta N. Por poseer el Formas de aplicación: Muchos autores coinciden en que mejor forma de 34% aplicardelos reserva potencial de N, en composición mineralógianión NO3 no debe usarse en suelos húmedos o anefertilizantes nitrogenados es enterrándolos, próximos al sistema radical, de 8 a 10 cm de ca, en capacidad para mineralizar N y para favorecer gados para evitar la reducción nitrato (pérdidas profundidad. De esta forma se establece un contacto más directo del fertilizante con lasdel raíces pérdidas del mismo. En suelos con predominio de gaseosas de nitrógeno). Su uso en suelos de textura y se evitan diversas pérdidas, sobre todo por volatilización. Incrementos de rendimiento arcillas 1:1 el comportamiento es diferente, no solo -1 donde el obtuvieron agua percola conelfacilidad, origina cuando N agrícola de10 a 15% que representan de 1,8 a 2,4 tgruesa, de azúcar ha , se son poco frecuentes las respuestas al N en las cepas pérdidasRojos por lavado. se aplicó enterrado en los retoños sobre suelos Ferralíticos y Ferralíticos Amarillentos, de planta, sino que también son escasas en el primer respectivamente. Sulfato de amonio: Aporta 21 % de N. Es el más retoño. La aplicación de fertilizante enterrada al centro acidificante de la cepa dedecaña, mostrado buenos los ha comúnmente usados, pues adeInfluencia deresultados. la lluvia:No A bajos niveles de lluvia cosólo porque se sitúa el fertilizante más en la de rizosfera, donde su absorción por ser fisiológicamente ácido,laproduce ácido rresponde mayor de N, con hasta un límite. plantanecesidad está garantizada reducción de pérdidas, sino al seccionarse se nítrico yque sulfúrico durantelas su cepas nitrificación, por ello Cuando la lluvia excede los 1000 mm se necesita coadyuva en el control del efecto de la dominancia apical y es más profuso el ahijamiento, debe evitarse su uso continuado donde exista acidez una dosis menor. de precipitación anualdedetallos tóxica. con Un el nivel correspondiente incremento por plantón. Componente principal del 1200 mm se considera óptimo, rendimiento agrícola.y con precipitaciones Urea: % de N. Es de un fuentes compuesto orgánico de 1600 mm en adelante el efecto de de nitrógeno: las aplicaciones Fuentes portadoras Aunque existe unaAporta amplia 46 disponibilidad que en contacto con el suelo, bajo la acción de la de N sobre la portadoras producción nulas. de prácticamente N, las que más seson utilizan son: enzima ureasa, y pasa al estado de nitróNitrato de amonio: 34%coinciden de N. Por poseer el anión NO3 se no hidroliza debe usarse en suelos Formas de aplicación: MuchosAporta autores geno amoniacal, que a su vez se nitrifica. húmedos o anegados para evitar la reducción del nitrato (pérdidas gaseosas de nitrógeno). Su en que la mejor forma de aplicar los fertilizantes uso en suelos de textura gruesa, donde el agua percola con facilidad, origina pérdidas Amoniaco anhidro: Aporta 82 %por de N. Constitunitrogenados es enterrándolos, próximos al sistema lavado. ye la opción más económica en el mercado. Su alta radical, de 8 a 10 cm de profundidad. De esta forma Sulfato de amonio: Aporta 21 % de N. Es el más acidificante depermite los comúnmente usados,de mayor canconcentración el movimiento se establece un contacto más directo del fertilizante ser fisiológicamente ácido, produce nítrico y sulfúrico durante su de fertilizantidadácido de nutrimento activo por tonelada con las raícespues y seademás evitandediversas pérdidas, sobre nitrificación, por ello debe evitarse su uso continuado donde exista acidez tóxica. te transportado. En el suelo el amoniaco se transfortodo por volatilización. Incrementos de rendimiento Urea: Aporta 46 % de N. Es un compuesto orgánico que en contacto conque el suelo, bajoa la ma en amonio, catión al fijarse los coloides del agrícola de10 a 15% que representan de 1,8 a 2,4 t acción de la enzima ureasa, se hidroliza y pasa al estado de nitrógeno amoniacal, que a su vez suelo permanece por más tiempo a disposición de de azúcar ha-1, se obtuvieron cuando el N se aplise nitrifica. las plantas. Es el más utilizado en Cuba actualmente. có enterrado en los retoños sobre suelos Ferralíticos La elección de una de estas fuentes depende más del Rojos y Ferralíticos Amarillentos, respectivamente. aspecto económico, de su disponibilidad, o de faciliLa aplicación de fertilizante enterrada al centro de dades de manejo, que de su capacidad para nutrir la la cepa de caña, ha mostrado buenos resultados. No caña de azúcar. sólo porque se sitúa el fertilizante en la rizosfera, Época de aplicación del fertilizante nitrogenado: donde su absorción por la planta está garantizada Estudios con dosis fraccionadas de 90, 120, 190 y con reducción de pérdidas, sino que al seccionarse 240 kg de N ha-1 en cañas de retoño cosechadas con las cepas se coadyuva en el control del efecto de la 12 meses de edad no mostraron diferencias respecto dominancia apical y es más profuso el ahijamiento, a la aplicación de una sola vez. En caña planta de con el correspondiente incremento de tallos por planciclo largo el fraccionamiento de 120 kg de N ha-1 tón. Componente principal del rendimiento agrícola. en dos partes (al momento de la siembra y a los 4 Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

meses) mostró buenos resultados. Los suministros tardíos de nitrógeno fraccionado tendieron a bajar el contenido de sacarosa en el jugo.

mendación constituye una herramienta útil de decisión para mejorar la eficiencia de la fertilización nitrogenada.

Recomendaciones de nitrógeno: Las recomendaciones de fertilizante nitrogenado para diferentes condiciones de suelo y cepa de caña de azúcar bajo las condiciones edafoclimáticas imperantes en Cuba, constituye una valiosa y útil herramienta de trabajo para los productores cañeros, ya que posibilita realizar las aplicaciones de este nutriente en su justa medida, bajo los principios de una agricultura sostenible, sin contaminar el ambiente y que no limiten el rendimiento agrícola (Tabla 6).

CONCLUSIONES

En correspondencia con lo anterior, (Romero, 2005), basándose en resultados de experimentos de campo obtenidos en la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombré, Tucumán, Argentina, confeccionó una tabla de recomendaciones para la aplicación de los fertilizantes nitrogenados en la caña de azúcar, tomando en consideración la fertilidad del suelo, el nivel de producción esperado y las condiciones de drenaje, lo cual facilita la elección de la dosis a utilizar, este autor concluye que esta reco-

1. Los factores que mayor incidencia ejercen en la fertilización nitrogenada de la caña de azúcar en las condiciones edafoclimáticas y de manejo del cultivo son el rendimiento esperado, el tipo de cepa, el contenido de materia orgánica del suelo y la presencia de suelos con limitaciones (hidromorfía o compactación). 2. Los factores interacción nitrógeno-variedad, influencia de la lluvia y formas, fuentes y época de aplicación presentan un efecto menos marcado sobre la eficiencia de la fertilización nitrogenada de la caña de azúcar. RECOMENDACIONES - Realizar las aplicaciones de fertilizantes nitrogenados en la producción comercial de caña de azúcar por las recomendaciones que

Tabla 6. Recomendaciones de N para diferentes condiciones de suelos y cepas de caña de azúcar en Cuba Rendimiento Caña planta Retoños esperado Condición 1 Condición 2 Condición 1 Condición 2 Caña t ha-1 N kg ha-1 50 40 40  30  40 50 50  40  50 70 60 60  50  60 80 70  60  70 70  70  80 90 80  80  90 80  30  40 100 90  90  100  100  110 90 100  110  120  120  130 100 110  130  140 0 110 120  140  150 110 120 130  150  160  160  170 130 140  170  180 140 150  180  190 150 160 100  190  200 160 170  200  210 150 160  210  220  220  230 140 150 90  230  240 130 140 80  240 Condición 1 Suelos con limitaciones (hidromorfía o compactación) Condición 2 Suelos sin limitaciones Elaboración propia: Pérez y col (2014)

Memoria de Artículosbasándose del Primer Congreso Ciencia y Tecnología En correspondencia con lo anterior, (Romero, 2005), en deresultados de UTMACH 2015 experimentos de campo obtenidos en la Estación Experimental Agroindustrial Obispo

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se plantean en el presente trabajo. - Profundizar en la respuesta de diferentes cultivares, la cepa de caña planta y el fraccionamiento de la dosis de aplicación de fertilizantes nitrogenados. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

OBTENCIÓN DE ÁCIDO CÍTRICO A PARTIR DE PULPA DE BANANO MADURO, UTILIZANDO EL HONGO ASPERGILLUS NIGER

RESUMEN El objetivo de la presente investigación fue la obtención de ácido cítrico a partir de pulpa de banano maduro, utilizando el hongo Aspergillus niger para la bioconversión de los azucares reductores (glucosa y fructosa) en ácido cítrico. La fermentación ácida se la realizó inoculando el hongo en dos concentraciones diferentes (2 y 3 g/L) en el sustrato formado por pulpa de banano maduro (40 % y 50 %). La concentración de ácido cítrico se la determinó utilizando el método de Polivinil polipinolidona (PVPP) mediante espectrofotometría UV-Visible, alcanzando en el tratamiento D (3 g/L de inóculo y 50 % de pulpa de banano) el valor de 21,12 g/L al utilizar 150 g/L de azúcar reductores (50 %) provenientes de la pulpa de banano maduro, a 168 horas de cumplir el proceso fermentativo. La disminución del pH (4,5 – 3,2) es un factor que indica la transformación de la glucosa en ácido citrico.

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Carmen Silverio Calderón1; Humberto Ayala Armijos2. Universidad Técnica de Machala 1 Instituto Alberto Castro Pereira de Machala 2

Palabras clave: Ácido cítrico, aspergillus niger, azúcares reductores, hidrólisis, inóculo. ABSTRACT The aim of this research was to obtain citric acid from ripe banana pulp, using the fungus Aspergillus Niger for bioconversion of reducing sugars (glucose and fructose) in citric acid. The acid fermentation is performed by inoculating the fungus in two different concentrations (2 and 3 g / L), in the substrate formed of ripe banana pulp in two concentrations (40% and 50%). The citric acid concentration is determined using the method Polyvinyl polipinolidona (PVPP) by UV-Visible spectrophotometry, reaching in treatment D (3 g / L and 50% inoculum banana pulp) value of 21.12 g / L, using 150 g / L of reducing sugar (50%) from the pulp of ripe banana, at 168 hours of fermentation. Decreasing pH (4,5 to 3,2) is a factor indicating the transformation of glucose citric acid. Keywords: Citric acid, aspergillus niger, reducing sugars, hydrolysis, inoculum.

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presentan baja actividad de las enzimas isocitrato deshidrogenasa y aconitasa hidratas alta actividad de citrato sintetasa. Las anteriores constituyen ventajas importantes si ISBN 978-9942-21-149-1 en cuenta que además la formación de productos laterales no deseados como ácido ácido isocítrico yEn ácido glucónico ser fácilmente suprimida en estos mutantes. INTRODUCCIÓN cuanto a lapuede producción de ácido cítrico, el pH El Ciclo de Krebsinicial o del ácido Cítrico depende (ácidos tricarboxílicos) es de la vía central de meta requerido de la fuente carbono El ácido cítrico es un compuesto orgánico conocido aeróbico presenteutilizada, en todas ya las que células es decir, las que utilizan oxígen los aerobias, hongos filamentosos Aspergicomo una sustancia natural de las plantas desde finaaceptor final de electrones la respiración en esta vía sede oxidan los compu llus nigerenacumulan altascelular, concentraciones ácido les del siglo XIX, y desde 1893 los científicos descucarbono que proviene de la degradación de todos los principios inmediatos cítrico a partir de hexosas o disacáridos cuando es y tam brieron que es producido por hongos filamentosos. forman moléculascultivado precursoras paracondiciones la síntesis de muchos de ellos.Cabe menbajo particulares. En 1923 se inició la primera fermentación práctica En la Figura 1, cionar se presenta el esquema completo del ciclo es en un su fruto forma actual, que el banano en estado maduro para la producción de este ácido orgánico utilizando esencialmente igual a la propuesta por Krebs, y a continuación se discuten las re rico en carbohidratos. microorganismos que crecían sobre la superficie de individuales. los cultivos de frutas cítricas. Figura 1. Esquema del ciclo de Krebs o del ácido cítrico

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En la actualidad el uso de hongos para la obtención de importantes metabolitos de interés industrial ha aumentado considerablemente, instaurando un marco en el cual el ácido cítrico se ha posicionado como el mayor ácido orgánico producido por fermentación con el hongo Aspergillus niger, el cual es ampliamente usado en la industria de alimentos, bebidas, farmacéutica, química, entre otras.

Los microorganismos capaces de producir y acumular ácido cítrico son las especies de los géneros Aspergillus, Citromyces, Penicillium, Monilia, CanFuente: (Mathews & Van-Holde, 1999) dida y Pichia, aunque para la producción comercial sólo se utilizan mutantes de Aspergillus niger. Com- a la producción de ácido cítrico, el pH inicial requerido depende de la f En cuanto parados con las cepas de Penicillium, los carbono Aspergi-utilizada, los hongos filamentosos Aspergillus En ya la que presente investigación se empleó comoniger sus- acumul llus producen más ácido por unidad de tiempo, deconcentraciones de ácido cítrico de a partir de hexosas disacáridos cuandodees cultiva trato la pulpa banano maduroopara el proceso bido a que presentan baja actividad de lascondiciones enzimas particulares. Cabe mencionar que el banano en estado maduro fermentación tipo “Bach”, utilizando como agentees un fruto isocitrato deshidrogenasa y aconitasa hidratasa, y carbohidratos. fermentador el hongo Aspergillus niger. una alta actividad de citrato sintetasa. Las anteriores En la presente investigación se empleó como sustrato la pulpa de banano maduro MATERIALES Y MÉTODOS constituyen ventajas importantes si se tomaproceso en cuen-de fermentación tipo “Bach”, utilizando como agente fermentador e ta que además la formación de productos Aspergillus laterales niger.Población no deseados como ácido oxálico, ácido isocítrico y MATERIALES Y MÉTODOS El objeto de estudio fueron 10 kilogramos de banaácido glucónico puede ser fácilmente suprimida en Población nos maduros que no cumplieron con los estándares estos mutantes. El objeto de estudio fueron 10 kilogramos de bananos maduros que no cumplieron de calidad para la exportación, conocidos en nuestro

estándares de calidad para la exportación, conocidos en nuestro medio como banano r El Ciclo de Krebs o del ácido Cítrico (ácidos tricarmedio como banano rechazo. Experimental para la obtención del Ácido Cítrico boxílicos) es la vía central de metabolismo Diseño aeróbico Experimental para la obtención del Ácido El diseño de la Diseño investigación será de carácter descriptivo (describe situaciones presente en todas las células aerobias, es decir, las Cítrico que utilizan oxígeno como aceptor final deobservamos electro- y definimos el tratamiento que resulte estadísticamente significativo producción del Elácido cítrico experimentalserá (Sede realizará cuatro creci diseño de layinvestigación carácter desnes en la respiración celular, en esta vía se oxidan los correspondientes criptivo a un diseño experimental completamente resultantes de co (describe situaciones porqueal azar, observamos compuestos de carbono que proviene de la degradados factores [Concentración de sustrato y concentración del inóculo]. y definimos el tratamiento que resulte estadísticación de todos los principios inmediatos y también mente significativo en la producción del ácido cítrise forman moléculas precursoras para la síntesis de co y experimental (Se realizará cuatro crecimientos, muchos de ellos. correspondientes a un diseño experimental compleEn la Figura 1, se presenta el esquema completo del tamente al azar, resultantes de considerar dos factociclo en su forma actual, que es esencialmente igual res [Concentración de sustrato y concentración del a la propuesta por Krebs, y a continuación se discuinóculo]. El modelo estadístico será un experimento factorial 2 x 2 completamente al azar en ten las reacciones individuales. condiciones de concentración de sustrato y concentración inóculo, enserá donde cada El modelodel estadístico un por experimento factorial

factor se multiplica los dos niveles a evaluar dando así un total de 4 tratamientos. Tabla 1. Diseño factorial para la obtención del ácido cítrico Factor A (Sustrato) Factor B (Inóculo) B1 (2 gr/L) B2 (3 gr/L) A1 (40 %) A1*B1 A1*B2 A2 (50 %) A2*B1 A2*B2

Elaboración propia: Silverio y col (2014)

Obtención del Inóculo Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 Con la ayuda de la tasa bacteriológica, se siembra el hongo Aspergillus niger, obtenido de

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Obtención del Inóculo Con la ayuda de la tasa bacteriológica, se siembra el hongo Aspergillus niger, obtenido de naranjas en descomposición en un caja Petri que contenga agar sabouraud con cloranfenicol 20 µg/ml, previamente esterilizado con calor húmero (15 psi/ 121 ºC/ 15 minutos), y se deja crecer durante aproximadamente 5 días a temperatura ambiente (30 °C). Paralelamente y esterilizado bajo las mismas condiciones se prepara un medio de cultivo líquido que por su composición permita el crecimiento miceliar. Para lograr la adaptación del hongo se utiliza un Erlenmeyer de 500 mililitros en el que se prepara un volumen final de 100 mililitros (pH: 2) que incluye: sacarosa: 19 gramos, nitrato de amonio: 230 mg. Procedimiento para la Obtención del Ácido Cítrico por Medio de Aspergillus níger Preparación del sustrato (banano maduro) El objetivo de esta primera etapa del proceso es la purificación del jarabe. Se inicia mezclando el jarabe con agua para diluirlo; una vez diluido se pasa por un filtro de vacío para eliminar los sólidos suspendidos y las impurezas del banano maduro. El jarabe fue sometido a un proceso de pasteurización que consiste en elevar la temperatura a 105°C durante tres minutos y bajarla nuevamente hasta 37°C, mediante la utilización de agua helada hasta que el medio llegue a temperatura ambiente (Austin, 1983). Fermentación Una vez pasteurizado el jarabe, es colocado en el fermentador de 2 litros de capacidad, en donde se

lleva a cabo la transformación de los azúcares reductores en ácido cítrico por medio del hongo Aspergillus níger (Carvajall, 1993). El aire estéril se burbujea dentro del fermentador para ayudar al proceso de bioconversión de hacer burbujear aire estéril. Luego de la fermentación, el flujo es pasado por un filtro para separar el micelio. La masa conformada por el micelio y el microorganismo muerto se denomina biomasa o torta y constituye un subproducto o un efluente del proceso. (Austin, 1983). RESULTADOS Y DISCUSIONES Evaluación del pH de la solución de banano maduro utilizado como sustrato para el crecimiento del hongo Aspergillus niger A continuación en la figura 2 se muestran los resultados del comportamiento del pH durante los 6 días de fermentación. Como podemos apreciar, en la figura 2 la disminución del valor de pH ocurre en los cuatro (4) experimentos estudiados. En los tratamientos A y B (50 % de banano y 2 g/L de Inóculo; 50 % de banano y 3 g/L de Inóculo ) el valor deciende desde 4,45 hasta 3 y en los tratamientos C y D (40 % de banano y 2 g/L de Inóculo; 40 % de banano y 3 g/L de Inóculo) desciende de 4,4 hasta 3,2, evidenciándose la producción de ácido cítrico en las soluciones.

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2 x 2 completamente al azar en condiciones de concentración de sustrato y concentración del inóculo, en donde por cada factor se multiplica los dos niveles a evaluar dando así un total de 4 tratamientos.

Evaluación del Oxígeno Disuelto Para el crecimiento del hongo Aspergillus niger es necesario la incorporación de oxígeno mediante agitación para asegurar el suministro de aire, el mismo que favorece la excreción de las enzimas glucosa oxidasa (GOD) y catalasa (CAT); a temperaturas entre 25 y 35ºC; y los valores de pH entre 5 y 7.

Figura 2. Comportamiento del PH durante los 6 días de fermentación

Elaboración propia: Silverio y col (2014) Memoria Artículos Primer Congreso de Ciencia UTMACH 2015 Como podemos apreciar, en la figura 2 la disminución deldevalor dedelpH ocurre en los cuatroy Tecnología (4) experimentos estudiados. En los tratamientos A y B (50 % de banano y 2 g/L de Inóculo; 50

Para el crecimiento del hongo Aspergillus niger es necesario la incorporación de oxígeno mediante agitación para asegurar el suministro de aire, el mismo que favorece la excreción de las enzimas glucosa oxidasa (GOD) y catalasa (CAT); a temperaturas entre 25 y 35ºC; y los ISBN 978-9942-21-149-1 valores de pH entre 5 y 7. Figura 3. Comportamiento del oxígeno disuelto durante los 6 días de fermentación

Elaboración propia: Silverio y col (2014)

Como podemos apreciar en la figura 3, la concentración de oxígeno disuelto disminuye a

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partir de la inoculación del hongo el crecimiento del hongo investigación Como podemos apreciar en la figura 3, la Aspergillus concen- niger, Losevidenciándose valores obtenidos en la presente desde el primer día de fermentación solucióng/L de de banano maduro a 50 40experimento % y tración de oxígeno disuelto disminuye a partiraerobia de la de la (21,12 ácido cítrico) eny el B (50 inoculación del hongo Aspergillus niger, evidencián% de banano y 3 g/L de Inóculo) se los considera dose el crecimiento del hongo desde el primer día de altos en relación a los reportados, en el cual obtufermentación aerobia de la solución de banano mavieron 13,5 g/L de ácido cítrico utilizando banano. duro a 50 y 40 % y una concentración de inóculo de Sin embargo, una mayor cantidad de ácido podría 2 y 3 g/L,porlo cual fue necesaria la incorporación llegar a degradar sustancias que mejoran la producde oxígeno mediante agitación mecánica (1min/hora ción de ácido cítrico en la etapa fermentativa, como a 120 rpm). La formación de ácido cítrico es un fees el caso de la riboflavina y la tiamina (Yigitoglu, nómeno de oxidación y por lo tanto nunca debe fal1992). tar el oxígeno; se debe lograr una incorporación de Evaluación de la Concentración de Azúcares Re100 mg de O2 por litro y por minuto. ductores (Glucosa y Fructosa) Evaluación del ácido cítrico obtenido en los cuaSe utilizaron concentraciones en el sustrato de banatro experimentos estudiados ncentración de inóculo de 2 y 3 g/L,porlo cual fue necesaria la incorporación de de 150 y 120 g/L de azúcares reductores, no maduro producción de (1min/hora ácido cítrico consigue utili- de ácido medianteLaagitación mecánica a 120serpm). La formación cítrico con el fin de evaluar la influencia de este factor sobre Asperguillus niger, en debe soluciones altasse debelalograr nómeno zando de oxidación y por lo tanto nunca faltar el con oxígeno; una producción de ácido cítrico y el crecimiento del de azúcares reductores (glucosa y ración deconcentraciones 100 mg de O2 por litro y por minuto. hongo Aspergillus niger. A continuación en la figura fructosa). ción del ácido cítrico obtenido en los cuatro experimentos estudiados 5 se muestran los resultados de la disminución de los ucción deAácido cítrico se consigue utilizando Asperguillus conreductores presentes en sustrato. continuación en la figura 4 se muestran losniger, resul-en soluciones azúcares ncentraciones azúcares reductores (glucosa y fructosa). tadosdede las concentraciones de ácido cítrico obtenide azúcares reductores al inicio de nuación en la figura 4 se muestran los resultados de las concentracionesLadeconcentración ácido dos en los cuatro experimentos. la fermentación tiene un mínimo descenso, debido a

obtenidos en los cuatro experimentos. Figura 4. Concentración de acido cítrico (C6H8O7)

la compensación de estos por la hidrólisis de polisacáridos que realiza el Aspergillus niger, obteniéndose glucosa y fructosa que son la fuente de carbono consumidos por el hongo.

A partir del día cero (0) hasta el final del proceso de fermentación, la concentración de azúcares reductores comienza a disminuir, evidenciando que el hongo comienza a consumir los azúcares reductores para producir ácido cítrico. Análisis estadístico de la formación total de ácido cítrico

Elaboración propia: Silverio y col (2014)

El análisis estadístico del experimento nos permitió optimizar el proceso de obtención de ácido cítrico, mediante la variación de la concentración de pulpa de banano maduro en el medio de cultivo utilizado

lores obtenidos en la presente investigación (21,12 g/L de ácido cítrico) en el mento28B (50 % dede banano y 3Primer g/LCongreso de Inóculo) sey Tecnología los considera altos Memoria Artículos del de Ciencia UTMACH 2015 en relación a los dos, en el cual obtuvieron 13,5 g/L de ácido cítrico utilizando banano.

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Figura 5: Reducción de los azúcares reductores durante la fermentación ácida

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Elaboración propia: Silverio y col (2014)

La concentración de azúcares reductores al inicio de la fermentación tiene un mínimo descenso, debido a la compensación de estos por la hidrólisis de polisacáridos que realiza el Aspergillus niger, obteniéndose glucosa y fructosa que son la fuente de carbono consumidos por el hongo. A partir del día cero (0) hasta el final del proceso de fermentación, la concentración de azúcares reductores comienza a disminuir, evidenciando que el hongo comienza a consumir los azúcares reductores para producir ácido cítrico. Análisis estadístico de la formación total de ácido cítrico El análisis estadístico del experimento nos permitió optimizar el proceso de obtención de ácido cítrico, mediante la variación de la concentración de pulpa de banano maduro en el medio de cultivo utilizado para inocular dos concentraciones diferentes de inóculo Elaboración Silverio y colmuestra (2014) el análisis de varianza del (Aspergillus niger). A continuación enpropia: la tabla 2 se La concentración de azúcares reductores al inicio de la fermentación tiene un mínimo experimento. descenso, debido a la compensación de estos por la hidrólisis de polisacáridos que realiza el Tabla 2. Análisis de varianza del experimento Aspergillus niger, obteniéndose glucosa y fructosa que son la fuente de carbono Fuente Media Varianza N consumidos por el hongo. T A= 50 % banano y 2g/L de Inóculo 14,12 0,06 3 A partir del día cero (0)banano hasta el finalde delInóculo proceso 21,12 de fermentación, T B= 50 % y 3g/L 0,08 la 3concentración de T C= 40 % banano y 2g/L de Inóculo 12,53que el hongo 0,21 comienza 3 azúcares reductores comienza a disminuir, evidenciando a consumir T D= 40 % banano y 3g/L de Inóculo 0,14 3 los azúcares reductores para producir ácido cítrico. 13,12 F = 379,56022 Análisis estadístico de la formación total de ácido cítrico -9 p = 5,814E El análisis estadístico del experimento nos permitió optimizar el proceso de obtención de Elaboración propia: Silverio y col (2014) ácido cítrico, mediante la variación de la concentración de pulpa de banano maduro en el medio de cultivoapreciar utilizado inocular dos era concentraciones inóculo Como podemos en para la tabla 2 como de esperarse diferentes si existen dediferencias para inocular dos concentraciones diferentes deeninó2. muestra La concentración devarianza oxígenodeldisuelto ( mg/L (Aspergillus niger). A continuación la tabla 2 se el análisis de significativas (p<0,05) en el proceso de obtención de ácido. culo (Aspergillus niger). A continuación en la tabla OD) en el medio de cultivo disminuye a experimento. Con un nivel de confianza del 95 %, el tratamiento B (50 % banano y 3 g/L de inóculo) fue el 2 se muestra el análisis de varianzaTabla del experimento. partir de la inoculación del hongo Aspergi2. Análisis de del experimento que alcanzó la mayor concentración de varianza ácido (21,12 g/L), evidenciándose que existe Fuente Media Varianza N llus niger, evidenciándose el de crecimiento del Como podemos apreciar entre en la la tabla 2 como eradedepulpa esde banano e inóculo. A mayor interacción concentración concentración T A=significativas 50 % banano y(p<0,05) 2g/L de Inóculo 14,12 0,06 3 perarse si existen diferencias pulpa e inóculo, mayor concentración de ácido obtenido. hongo desde el primer día de fermentación T B= 50 % banano y 3g/L de Inóculo 21,12aerobia 0,08de la solución 3 de banano maduro a en el proceso de obtención de ácido. T C= 40 % banano y 2g/L de Inóculo 12,5350 y 0,21 40 % y 3una concentración de inócuCon un nivel de confianzaT D= del 40 95%%, el tratamiento banano y 3g/L de Inóculo 13,12 lo de 0,14 2 y 3 g/L,3 por lo cual fue necesaria la B (50 % banano y 3 g/L Fde= 379,56022 inóculo) fue el que alincorporación de oxígeno mediante agitación -9 canzó la mayor concentración de ácido (21,12 g/L), p = 5,814E

mecánica ( 1min/hora a 120 rpm). Elaboración propia: Silverio y col (2014) evidenciándose que existe interacción entre la con3. Mediante la utilización del espectrofotómecentración de pulpa de banano e inóculo. A mayor Como podemos apreciar en la tabla 2 como era de esperarse si existen diferencias tro UV-Visible se determinó que la máxima concentración de pulpa e inóculo, mayor concentrasignificativas (p<0,05) en el proceso de obtención de ácido. concentración de ácido cítrico fue de 21,12 ción de ácido obtenido. Con un nivel de confianza del 95 %, el tratamiento B (50 % banano y 3 g/L de inóculo) fue el g/L, utilizando 150 g/L de azúcar reductores CONCLUSIONES que alcanzó la mayor concentración de ácido (21,12 g/L), evidenciándose que existe (50 % de pulpa de banano maduro) proveentre la concentración de pulpa de banano e inóculo. A mayor concentración de 1. Se ha interacción determinado que la disminución de nientes de la pulpa de banano maduro, a las pulpa e inóculo, mayor concentración de ácido obtenido. pH es indicador del desarrollo de la trans168 horas del proceso fermentativo. formación de glucosa en ácido cítrico el cual disminuye en los cuatro (4) experimentos estudiados, en los tratamientos A y B (50 % de REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS banano y 2 g/L de Inóculo; 50 % de banano • Ates, S., Dingil, N. & Mehmetoglu, U. y 3 g/L de Inóculo) el valor deciende desde (2002). “Enhancement of citric acid produc4,45 hasta 3 y en los tratamientos C y D (40 tion by immobilized and freely suspended % de banano y 2 g/L de Inóculo; 40 % de Aspergillus niger using silicone oil. Process banano y 3 g/L de Inóculo) desciende de 4,4 Biochemistry, 433-436. hasta 3,2, evidenciándose la producción de • Austin, G. (1983). Shreve´S Chemical ácido cítrico en las soluciones. Process Industries. NEW YORK: MCMemoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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GRAW-HILL. • Carvajall. (1993). Diseño de un proceso de filtrado de citrato tricalcico. Cali, Colombia. • López, C. A., Zuluaga, A., Herrera, S., Ruiz, A. y Medina, V. (2006). Producción de ácido cítrico con Aspergillus niger NRRL 2270 a partir de suero de leche, 39-57. • Mathews & Van-Holde (1999). Bioquimica. Editorial McGraw Hill- Interamericana

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• Yigitoglu, M. 1992. Production of acid citric by fungi. Journal of Islamic Academy of Science. Vol. 5, No 2, 100-106.

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I CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UTMACH 2015 Memoria de Artículos centro_de_investigaciones@utmachala.edu.ec

ESTUDIO DEL MECANISMO DE GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN NATIVO DE BANANO EXPORTABLE DEL ECUADOR

RESUMEN El Ecuador se encuentra entre los primeros países productores y exportadores de banano a nivel mundial. Solo en el año 2013 su exportación constituyó el 32% del comercio mundial y el 3,84% del producto interno bruto total del país. Ante este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo estudiar el mecanismo de gelatinización del almidón nativo de banano exportable del Ecuador, su temperatura de gelatinización así como su grado de pastificación, considerando las siguientes variedades: Cavendish, Filipino, Valery y Orito, con el fin de determinar su potencial para ser añadido en alimentos con características tecnológicas funcionales como: agentes espesantes, gelificantes y estabilizantes.

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Omar Martínez Mora1, Johnny Pérez Rodriguez1, Esther Ramírez Moreno2 Universidad Técnica de Machala 1 Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México 2 emartinez@utmachala.edu.ec

Las metodologías empleadas fueron: microscopia electrónica de barrido (SEM), diferencial calorimétrica de barrido (DSC) y viscoamilografía (BRABENDER). Según los resultados obtenidos, el almidón nativo de banano de las variedades estudiadas, puede ser incorporado en la elaboración de alimentos que demandan características tecnológicas funcionales (agentes espesantes, gelificantes y estabilizantes). Palabras clave: Banano, evaluación funcional, gelatinización y pastificación. ABSTRACT The Ecuador is among the leading producers and exporters of bananas countries worldwide. Figures from the production of this fruit in 2013 demonstrate the importance that represents this agricultural product for Ecuador. Banana exports constitute 32% of world trade in this fruit and 3, 84 % of total gross national product. From the above, the objective of this paper is study the mechanism of native starch gelatinization of exportable bananas Ecuador, temperature degree of gelatinization and pasting, considering the varieties: Cavendish, Filipino, Valery and Orito and its potential to be added in foods that claim desirable functional features such as thickeners, gelling agents and stabilizers. The methodology for finding these conditions were Scanning Electron Microscopy (SEM), the differential scanning calorimeter (DSC) and viscoamylographic (BRABENDER). According to the results, the native banana starch varieties studied can be incorporated into food processing demanding technological (thickeners, gelling agents and stabilizers). Keywords: Banana, functional assessment, gelatinization and pastification.

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INTRODUCCIÓN El Ecuador se encuentra entre los primeros países productores y exportadores de banano a nivel mundial. Cifras de su producción en el año 2013 demuestran la importancia que representa este producto agrícola para el Ecuador. La exportación de banano constituye el 32 % del comercio mundial de esta fruta y el 3,84 % del producto interno bruto (PIB) total del país (Banco Central del Ecuador, 2013). Asimismo, la gran producción bananera del país genera trabajo para alrededor de un millón de familias ecuatorianas, entendiéndose de esta manera la trascendencia social que tiene el banano en nuestro país. Se estima que existen más de 2,5 millones de personas localizadas en nueve provincias que dependen de la industria bananera ecuatoriana. Actualmente, las exportaciones de esta fruta cumple las exigencias normativas de primera calidad, estas son: longitud máxima de 18 cm y calibre 39 – 46 mm (Banco Central del Ecuador, 2013). Por otra parte, aquellos bananos que no cumplen los parámetros citados, se denominan bananos de rechazo y representan el 30 % del volumen de la producción total. Estos se destinan principalmente para la alimentación animal y en menor medida, como alimento en los seres humanos. El banano inmaduro es una fruta rica en almidón (García, 2009). La literatura plantea que de este fruto se puede obtener aproximadamente un 70 % de rendimiento (Bello, 2002). Asimismo, la bibliografía sobre el tema señala que la incorporación de almidón nativo de banano aporta a los alimentos que lo contenga en fibra dietética y almidón resistente (Pacheco y col., 2005). El almidón es un importante aditivo en la elaboración de alimentos, pues contribuye a formar la consistencia deseada de productos alimenticios tales como tapioca, budines, salsas de carne, rellenos suaves de tarta, entre otros (Charley, 1997). Los almidones son los hidratos de carbono naturales que forman las reservas de nutrientes de las plantas y tienen la fórmula general (C6H10O5)n, donde n es probablemente no menor a 1.000 (Kirk y col., 1999). Estructuralmente, el almidón está constituido de dos polisacáridos químicamente distinguibles: la amilosa y la amilopectina. La amilosa es un polímero lineal de unidades de glucosas unidas por enlaces (Banco Central del Ecuador, 2013), (Pacheco y col., 2005), en la cual algunos enlaces (Kirk y col., 1999) pueden estar presentes. Esta molécula no es soluble en agua, pero puede formar micelas hidratadas por su capacidad para enlazar moléculas vecinas por puentes de hidrógeno y generar una estructura he32

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licoidal que es capaz de desarrollar color azul por la formación de complejos con el yodo (Knutzon y col., 1994); mientras que la amilopectina es un polímero ramificado de unidades de glucosa constituida de 94 a 96 % por enlaces (Banco Central del Ecuador, 2013), (Pacheco y col., 2005) y de 4 a 6% con uniones (Banco Central del Ecuador, 2013), (Kirk y col., 1999). Dichas ramificaciones se localizan aproximadamente entre 15 y 25 unidades de glucosa. Asimismo, la amilopectina es parcialmente soluble en agua caliente y en presencia de yodo produce color rojizo violeta (Guan y col., 2004). Propiedades funcionales del almidón como la gelificación y pastificación, son importantes determinar cuando a este hidrato de carbono se lo requiere utilizar como estabilizante y espesante en los alimentos. Durante el proceso de gelatinización el orden molecular dentro de los gránulos, es destruido gradual e irreversiblemente, por esto la temperatura de gelatinización es característica para cada tipo de almidón y depende de la transición vítrea de la fracción amorfa del almidón (Delcour y col., 1996). Todo este proceso es endotérmico, requiriéndose aproximadamente de 10 mJ.mg–1 de almidón para efectuarlo, como lo han demostrado investigaciones con calorimetría diferencial de barrido (Biliaderis, 1992). Los gránulos de almidón, aunque provengan de la misma fuente botánica, tienen diferente relación amilosa/amilopectina y grado de cristalinidad, como por ejemplo los cereales y las frutas, estas condiciones provocan que unos gránulos de almidón sean más resistentes que otros, a efectos de altas temperaturas, y lleguen a presentar una diferencia de hasta 10 °C para alcanzar la gelatinización (Badui, 1993). Existe una importante producción mundial de almidón de 48,5 millones de toneladas al año (Flores y col., 2004). No obstante, existe una demanda insatisfecha del mismo. Ante este panorama, el presente trabajo tiene como principal objetivo estudiar el mecanismo de gelatinización del almidón nativo de banano exportable del Ecuador, su temperatura de gelatinización así como su grado de pastificación, considerando las variedades: Cavendish, Filipino, Valery y Orito; y su potencial incorporado en la elaboración de alimentos con características tecnológicas funcionales como: agentes espesantes, gelificantes y estabilizantes. MATERIALES Y MÉTODOS El almidón nativo se obtuvo del banano inmaduro de las variedades Filipino, Valery, Cavendish y Orito. El método de obtención de almidón (Ruales y col., 1993) consistió en pesar lotes entre 100 y 150 kg del fruto y separar la cáscara de la pulpa, la misma que

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des de pastificación se empezó midiendo, en un vaso de precipitado de 500 ml, una cantidad de 400 ml, de una suspensión de almidón al 6%, calculado en base seca. La suspensión se colocó en un Viscoamilógrafo Brabender, elevando la temperatura inicial de 30 °C hasta llegar a 95 °Ca una velocidad de 1,5 °C/ min, se mantuvo esta temperatura durante 15 min, por último se descendió la temperatura hasta 50 °C a una velocidad de 1,5 °C/min. La viscosidad máxima se calculó a partir de los amilogramas resultantes (Sánchez y col., 2005).

El tamaño y forma de los gránulos de almidón nativo de banano, se determinó por microscopia elecEl tratamiento estadístico de los datos se realizó por trónica de barrido (SEM). La temperatura pico de medio del análisis de varianza, así como una prueba gelatinización a través de la calorimetría diferencial de comparación de medias de Tuckey, con un nivel de barrido (CDB) se inició con el pesaje de 2 mg de muestra en un porta muestras de aluminio al cual de significancia p≤ 0,05 para establecer las diferense le adicionó agua con una micro jeringa en relacias entre las medias. Este análisis se realizó utilición 1:3 m/v (almidón/agua). Después de sellarse, zando SPSS ver. 19 (SPSS Institute Inc. Cary NC) y los porta muestras se dejaron reposar por una hora y para la elaboración de gráficas se utilizó el grafica35µm, como valor medio obtenido. El tamaño de los gránulos de almidón se encuentra se aplicó la calorimetría en el equipo DSC 6 (Pyris dor ORIGIN 50. íntimamente relacionado con la digestibilidad y capacidad de absorción de agua (Englyst y col., Elmer) a una velocidad de calentamiento de 10 °C/ RESULTADOS Y DISCUSIÓN (Hernández y col., 2008). min desde 302000), a 120 °C, empleándose para ello un Las características que presentaron los gránulos de portamuestras vacío como referencia. La temperaalmidón de banano las variedades Filipino (AF), Tabla 1. Tamaño y forma de los gránulos de almidón nativo de de banano tura inicial (Ti), temperatura pico (Tp), temperatu35µm, como valor medio obtenido. El tamaño de los gránulos de almidón se encuentra Valery (AV), Cavendish (AC) y Orito (AO) en refera final (Tf) y la entalpiaMuestra de gelatinización (∆H)Tamaño se (μm)* Forma íntimamente relacionado con la digestibilidad y capacidad de absorción de agua (Englyst y col., en la tabla 1. rencia a su tamaño y forma, se muestra obtuvieron de los termogramas resultantes (Wiesen- a AF 25,10 (1,82) Oval y esférico y col., 2008). La forma de los gránulos fue similar, es decir, born, 1994). 2000), Para la(Hernández determinación de las propiedaAC 25,12ª (0,74) Oval y esférico TablaAV 1. Tamaño y forma de los gránulos 30,23ª (2,41)de almidón nativo Ovaldey banano esférico Muestra AO AFMartìnez y col., (2014) Elaboración propia:

Tamaño (μm)* 35,11b (3,00)

OvalForma y esférico

25,10a (1,82)

Oval y esférico

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fue cortada en rodajas e inmediatamente sumergida en una solución de ácido ascórbico al 3 % (m/v). Se realizó una molienda en húmedo, se cribó sucesivamente en mallas de: 0,841; 0,420; 0,149 y 0,074 mm. En cada malla, el residuo se lavó con agua potable hasta que el líquido de salida no presente turbidez. La suspensión obtenida se separó por precipitación del almidón y se realizó un secado por medio de un horno a temperatura de entre 48 y 50 °C, por 48 h.

AC 25,12ª (0,74) Oval y esférico AF, AlmidónAVFilipino; AV, Almidón de Valery; AC, Almidón de Cavendish; 30,23ª (2,41) Oval y esférico AO, Almidón de Orito; (*) μm micrómetros x 2000 aproximaciones. Los valores informados b AO 35,11 (3,00) Oval y esférico corresponden a la media (n =3) y la desviación estándar. Valores con letras iguales en la Elaboración propia: Martìnezdiferencias y col., (2014) columna no presentan significativas (p≥0,05). AF, Almidón Filipino; Almidón de Valery; AC,deAlmidón de Cavendish; Figura 1. Aspecto de losAV, gránulos de almidón nativo banano inmaduro de lasAO, Almidón de Orito; (*) μm micrómetros x 2000 aproximaciones. Los valores informados diferentes variedades a 2000 aproximaciones corresponden a la media (n =3) y la desviación estándar. Valores con letras iguales en la columna no presentan diferencias significativas (p≥0,05). Figura 1. Aspecto de los gránulos de almidón nativo de banano inmaduro de las diferentes variedades a 2000 aproximaciones

Elaboración propia: Martìnez y col., (2014) Memoria de Artículos Primer Congreso Ciencia y Tecnología UTMACH 2015 La viscosidad máxima a 95 °C de las muestras de almidón nativo dedelbanano de las devariedades Filipino (AF), Valery (AF), Cavendish (AC) y Orito(AO) no presentaron diferencia

también, los resultados difieren con otros autores (Tribess, 2009), quienes reportaron valores ISBN 978-9942-21-149-1 mayores por el orden de las 350 UB. Tabla 2. Viscosidad máxima de los almidones nativos de banano a 95°C Muestra

VM (UB)

270,3ᵃ(17)

265,1ᵃ(13)

260,6ᵃ(22)

258,6ᵃ(17)

Dominio 1 - Producción de alimentos

Elaboración propia: Martìnez y col., (2014)

todos mostraron forma oval y esférico. Además, se AC Almidón - AFdeAlmidón Filipino; AV de Almidón de VaAF Almidón Filipino; AV Almidón de Valery; Cavendish; AO Almidón constató que Orito; los mismos se encontraron ligeramente lery; AC Almidón de réplicas Cavendish; AO AlmiVM viscosidad máxima, UB Unidades Brabender. Valores medios de cuatro y separados como se observatípica. en la Valores figura 1.con El tamaño dón de no Orito; VM viscosidad su desviación letras iguales en la columna presentan diferencias máxima, UB de los almidones de AF, AV y AC se encontró en el Unidades Brabender. Valores medios de cuasignificativas (p≥0,05). también, los resultados difieren con otros autores (Tribess, 2009), quienes reportaron valores intervalo de 25-30 µm, mientras la variedad AO 3) no presentótrodiferencia La temperatura pico depara gelatinización (Tabla (p≥ 0,05)típica. Valores réplicassignificativa y su desviación por el orden de las 350 UB. el gránulo mayores fue ligeramente mayor de 35µm, como en todas las muestras de almidón nativo de banano, los valores comprendidos entre conestuvieron letras iguales en la columna no presenvalor medio obtenido. los gránulos 77,7 y 80 El °Ctamaño fueron de superiores a los de reportados por tan otrosdiferencias autores quienes publicaron significativas (p≥0,05). Tabla 2. Viscosidad máximaentre de los almidones de banano a 95°C almidón se encuentra íntimamente relacionado con temperaturas pico de gelatinización 68,5 y 73,95 nativos °C, esto podría deberse a lade diferencia - La temperatura pico gelatinización (Tabla la digestibilidad capacidad deMuestra absorción de paradisiaca agua entreyvariedades de los cultivares Musa y Musa sapientum. Sin embargo, la energía VM (UB)3) no presentó diferencia significativa (p≥ (Englyst y col., 2000),para (Hernández y col., 2008). mantuvo diferencia significativa (p≤ 0.05) entre las necesaria llegar a esta temperatura, AO 270,3ᵃ(17)0,05) en todas las muestras de almidón nativo de las variedades (figura II), es decir, AV de 26 J/g; para el AO AF, Almidónmuestras Filipino;de almidón AV, Almidón de Valery;estudiadas AC, de banano, los valores estuvieron comprenAF y AF de 53,57 J/g.265,1ᵃ(13) de 20,5J/g; AC de 36,85J/g Algunos factores que determinan que las Almidón de Cavendish; AO, Almidón de Orito; (*) didos entre 77,7 y 80 °C fueron superiores a entalpias muestren valores el grado260,6ᵃ(22) de integridad y el nivel de hinchamiento del ACdiferentes μm micrómetros x 2000 aproximaciones. Losson: valolos reportados por otros autores quienes pugranulo de almidón asometido a un temperatura por sobre los 55 °C. res informados corresponden la media (nincremento =3) y la de 258,6ᵃ(17) AV blicaronnativo temperaturas pico de gelatinización 3. Temperatura de gelatinización del almidón de banano desviación estándar.Tabla Valores con letraspico iguales en Elaboración propia: Martìnez y col., (2014) entre 68,5 y 73,95 °C, esto podría deberse a la columna no presentan diferencias significativas Muestra Ti TPG (°C) Tf ∆H (J/g) la diferencia entre variedades de los cultiva(p≥0,05). a a 75,0ᵃ 79,6ᵃ 88,1 26,0 res Musa paradisiaca y Musa sapientum. Sin AF Almidón Filipino; AV Almidón de Valery; AC Almidón de Cavendish; AO Almidón de AV La viscosidad máxima a 95 °C de las muestras de embargo, necesaria para llegar a Orito; VM viscosidad máxima, UB Unidades Brabender. medios de energía cuatro réplicas y (4,5) (2,8) Valores (2,8) la (2,0) almidón nativo de banano de las variedades Filipino su desviación típica. Valores con letras iguales en la columna no presentan diferencias esta temperatura, mantuvo diferencia signi73,4ᵃ 80,0ᵃ 98,2b 53,6b (AF), Valery (AF), Cavendish significativas (p≥0,05). ficativa (p≤ 0.05) entre las muestras de almiAF (AC) y Orito(AO) no (3,3) (5,1) presentaronLadiferencia (p≥ (3,3) 0,05) entre temperaturasignificativa pico de gelatinización (Tabla 3) no(2,8) presentó diferencia significativa (p≥ 0,05) dón de las variedades estudiadas (figura II), sí Tabla 2,enmostraron valores promedio de 263,65 todas las muestras de almidón nativo los valoresesestuvieron entreel AO de 20,5J/g; 72,4ᵃ de banano,79,9ᵃ 98,1ᵇ 36,8ᶜ decir, AVcomprendidos de 26 J/g; para ACresultados unidades brabender quea tuvieron 77,7 y 80 (UB), °C fueron superiores los reportados por otros quienesy publicaron ACautores de(4,4) 36,85J/g AF de 53,57 J/g. Algunos (2,7) (3,7) (3,5) relación con investigaciones anteriores (Rivas y temperaturas pico de gelatinización entre 68,5 y 73,95 °C, esto podría deberse a la diferencia factores que determinan que las entalpias a a d 72,1ᵃ 87,0 col., 2008),entre lasvariedades mismas de que almidones los emplearon cultivares Musa paradisiaca 77,7 y Musa sapientum. Sinvalores embargo, la20,5 energía son: el grado de muestren diferentes AO oxidados de bananopara en llegar estadoa nativo, pero tam- (1,6) necesaria esta temperatura, diferencia integridad significativa 0.05) de entre las (5,4)así mantuvo (4,3) y(p≤ (1,0) el nivel hinchamiento del grabién, los resultados conlasMartìnez otros autores (Tri- (figura II), es decir, AV de 26 J/g; para el AO muestrasElaboración dedifieren almidónpropia: de variedades y col.,estudiadas (2014) nulo de almidón sometido a un incremento de bess, 2009), valores mayores porJ/g. Algunos factores que determinan que las dequienes 20,5J/g; reportaron AC de 36,85J/g y AF de 53,57 temperatura por sobre los 55 °C. el orden deentalpias las 350muestren UB. valores diferentes son: el grado de integridad y el nivel de hinchamiento del granulo de almidón sometido a un incremento de temperatura por sobre los 55 °C. Tabla 3. Temperatura pico de gelatinización del almidón nativo de banano Muestra AV AF AC AO

TPG (°C)

∆H (J/g)

75,0ᵃ

79,6ᵃ

88,1a

26,0a

(4,5)

(2,8)

(2,0)

73,4ᵃ

80,0ᵃ

98,2b

53,6b

(3,3)

(2,8)

(3,3)

(5,1)

72,4ᵃ

79,9ᵃ

98,1ᵇ

36,8ᶜ

(2,7)

(3,7)

(4,4)

(3,5)

72,1ᵃ

77,7a

87,0a

20,5d

(5,4)

(1,6)

(4,3)

(1,0)

Elaboración propia: Martìnez y col., (2014)

Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

de Orito. Ti Temperatura inicio gelatinización, TPG Temperatura Pico de Gelatinización, Tf Temperatura final gelatinización, ∆H entalpia. Valores son expresados con media de cuatro replicas. Valores con igual letra en la columna no presentan diferencias ISBN 978-9942-21-149-1 significativas (p≥ 0,05). Figura 2. Temperatura de pico de gelatinización de almidón nativo de banano: AO, AC, AV y AF

Incremento de flujo de calor (mw)

220 200

AO = Almidón de Orito AC = Almidón de Cavendish AV = Almidón de Valery AF = Almidón de Filipino TPG= Tempera Pico de Gelatinización

180

160 140

120

AV 100 80 60

TPG 20

100

120

CONCLUSIONES

Elaboración propia: Martìnez y col., (2014)

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AF Almidón Filipino; AV Almidón de Valery; AC ° La viscosidad a 95 C no presentó diferencia significativa (p≥ 0,05). Entre las variedades de Almidón de Cavendish; AO Almidón de Orito. Ti • Badui, S. (1993). Química de los Alimenalmidón nativo de banano se obtuvieron valores inferiores a los reportados por otros autores, Temperatura inicio gelatinización, TPG Temperatutos. Musa México: Editorial PEARSON EDUCAquienes trabajaron con Musa paradisiaca, sapientum, además, los ra Pico de Gelatinización, Tf Temperatura final gela- y la presente con CION. consultados en qué tinización, ∆Htrabajos entalpia. Valores no sonreportaron expresados conépoca del año se realizó la cosecha del banano, es Bancodel Central Estadísdecir época seca o lluviosa, humedad relativa cultivo;delenEcuador. este caso (2013). se media de cuatro replicas. Valores con igual letra en y terraza• climática de comercio Central en temporada seca, significativas a 4 metros sobre el nivel del ticas mar, humedad relativaexterior. del 80% Banco y la columna nocosechó presentan diferencias ° temperatura promedio de 28 C.La temperatura pico de gelatinización obtenida en la presente del Ecuador Sitio web: www.portal.bce.fin. (p≥ 0,05). investigación estuvo dentro de los parámetros reportados por otros autores, por el orden de los ec/vto_bueno/comercioexterior.jsp CONCLUSIONES ° 79 C y en cuanto a la energía necesaria para alcanzar la temperatura pico de gelatinización del • Bello, P. (2002). Propiedades químicas y estas presentaron diferencias 0,05) para todas las variedades. La viscosidadalmidón a 95 °Cnativo; no presentó diferencia signi- significativas (p≤ funcionales del almidón modificado de pláSegúnEntre los resultados obtenidos,de el almidón de las variedades estudiadas, puede ficativa (p≥ 0,05). las variedades almidónnativo de banano tano Musa paradisiaca L. Agro ciencia, v. ser incorporado en la elaboración de alimentos que demanden características tecnológicas nativo de banano se obtuvieron valores inferiores 1(1). funcionales deseables como: agentes espesantes, gelificantes y estabilizantes a temperaturas de a los reportados por otros autores, quienes trabaja• Biliaderis, C. (1992). Structures and phase a 68 °C. con Musa ron con Musagelatinización paradisiaca,mayores y la presente transitions of starchin food system .Food sapientum, además, los trabajos consultados no reTechnology, v. 46(6). portaron en qué época del añoBIBLIOGRÁFICAS se realizó la cosecha REFERENCIAS del banano, es decir época seca o lluviosa, humedad • Charley, H. (1997). Tecnología de Alimenrelativa y terraza climática del cultivo; en este caso tos. México: Editorial Limusa. se cosechó en temporada seca, a 4 metros sobre el 6 • Delcour, J. & Eerlinger, R. (1996). Analytinivel del mar, humedad relativa del 80% y tempecal implication of the classification of reratura promedio de 28 °C.La temperatura pico de sistant starch as dietary fiber. Cereal Foods gelatinización obtenida en la presente investigación World, v. 41. estuvo dentro de los parámetros reportados por otros autores, por el orden de los 79 °C y en cuanto a la • Englyst, N. & Hudson, G. (2000). Starch energía necesaria para alcanzar la temperatura pico analysis in food. Analytical chemistry. John de gelatinización del almidón nativo; estas presenWiley & Sons, Ltd. taron diferencias significativas (p≤ 0,05) para todas • Flores, E., García, J., Flores, E., Núñez, M., las variedades. Según los resultados obtenidos, el González, R. & Bello, L. (2004). Acta cienalmidón nativo de banano de las variedades estutífica Venezolana. 55. diadas, puede ser incorporado en la elaboración de • García, G. (2009). Frutas y hortalizas. Faalimentos que demanden características tecnológicultad de Agronomía, v. 12. cas funcionales deseables como: agentes espesantes, gelificantes y estabilizantes a temperaturas de gela• Guan, J. & Hanna, A. (2004). Extruding tinización mayores a 68 °C. Memoria de Artículos del Primer Congreso de Ciencia y Tecnología UTMACH 2015

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Temperatura (Celsius)

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