El mangotommy en el sena by juan jose guzman

REVISTA COLOMBIANA DE

INVESTIGACIONES

G. Salamanca, L. Reyes, M. Osorio, N. Arias: Diseño experimental de mezclas como herramienta para la optimización de cremolácteos de mango

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE

AGROINDUSTRIALES

RECIA

Tarifa Postal Reducida Servicios Postales Nacional S.A No.2015-669 4-72, Vence 31 de Dic. 2015

Volumen 2 • Enero-Diciembre 2015 • ISSN Impreso: 2422-0582-ISSN electrónico: 2422-4456

CENTRO AGROPECUARIO DE BUGA – CAB SENA REGIONAL VALLE DEL CAUCA

REVISTA COLOMBIANA DE

INVESTIGACIONES

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 16 - 24

AGROINDUSTRIALES ISSN Impreso: 2422-0582 - ISSN electrónico: 2422-4456

Revista Colombiana de Investigaciones

Equipo Directivo de la revista

Agroindustriales

Alfonso Prada Gil Director General del SENA

TÍTULO ABREVIADO:

Cesar Alveiro Trujillo Solarte Director SENA Regional Valle

Rev.colomb.investig.agroindustriales ISSN Impreso: 2422-0582 ISSN electrónico: 2422-4456 PERIODICIDAD: Anual

Leonardo Tafur Calderón Subdirector Centro Agropecuario Buga y Director de la Revista

Km. 2 Carretera Central Buga-Tuluá

José Libardo Tapiero Cuellar Editor Jefe

Teléfono: 57 (2) 2376300 ext. 23291

José Edinson Escobar Salcedo Editor Asociado

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Aydee Castro Sánchez Coordinadora de la Revista

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RECIA Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales

GICTACAB Grupo de Investigaciones en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales Gictacab

Semillero de Investigaciones en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales Sictacab

COMITÉ EDITORIAL LUIS EDUARDO ORDOÑEZ SANTOS Ph.D en Alimentos: Valor Nutritivo, Tecnología y Seguridad Alimentaria Profesor Asociado Universidad Nacional de Colombia sede Palmira Palmira, Colombia ARMANDO TORRENTE TRUJILLO Ph.D en Ciencias Agrarias con énfasis en suelos Profesor Titular Universidad Surcolombiana Neiva, Colombia CESAR AUGUSTO SIERRA AVILA Ph.D en fisicoquímica orgánica University of Massachussets Profesor Asociado Departamento de Química Universidad Nacional de Colombia Bogotá Bogotá D.C., Colombia GUILLERMO SALAMANCA GROSSO Posdoctorado en Ingeniería de Alimentos Profesor Titular Facultad de Ciencias, Departamento de Química Universidad del Tolima Ibagué, Colombia ELIANA SETSUKO KAMIMURA Postdoctorado en Fac de Ingeniería Química de Campinas Profesora Asociado Facultad de Ciencia Animal y de Ingeniería de Alimentos Universidad de São Paulo ( USP ) São Paulo, Brasil LIDA ANDREA QUINCHIA BUSTAMANTE Ph.D en Procesos y Productos Químicos Director Product Engineering I.V. formulations Fresenius Kabi Deutschland GMBH Bad Homburg - Alemania ANDREZZA MARÍA FERNANDES Ph.D en Ciencia Animal Profesora de la Facultad de Ciencia Animal y de Ingeniería de Alimentos Universidad de São Paulo (USP) São Paulo, Brasil

EQUIPO DIRECTIVO DE LA REVISTA Alfonso Prada Gil Director General del Sena

COMITÉ CIENTÍFICO BEN A. FABER Ph.D Soil Fertility University of California California - Estados Unidos ALESSANDRA LOPEZ DE OLIVEIRA Ph.D en Ingeniería de Alimentos Profesor Asociado Facultad de Ciencia Animal y de Ingeniería de Alimentos Universidad de São Paulo, São Paulo, Brasil GRACIELA BUGUEÑO BUGUEÑO Ph.D en Ciencias de los Alimentos Directora Escuela Ingeniería de Alimentos Universidad del Bio-Bio Concepción, Chile JAIME ERNESTO DIAZ ORTIZ Ph.D en Ingeniería Agroambiental Director del Programa de Ingeniería Agrícola Universidad del Valle Cali, Colombia LUZ MARINA FLOREZ PARDO Posdoctorado en Valorización de Residuos de Cosecha Docente Departamento de Energética y Mecánica Vicepresidenta Sociedad Iberoamericana de Biorrefinerias SIADEB Universidad Autónoma de Occidente Cali, Colombia MEIKE STEPHANIA ANDERSON Ph.D en Ciencias Agrícolas Coordinadora de Desarrollo de Productos para HarvestPlus Especialista en Desarrollo de Cultivos CIAT- HarvestPlus Palmira, Colombia ISABEL FERNANDEZ SEGOVIA Ph.D en Ciencias Químicas Profesora Titular Escuela Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural Universidad Politécnica de Valencia Valencia, España

Cesar Alveiro Trujillo Solarte Director SENA Regional Valle Leonardo Tafur Calderón Subdirector Centro Agropecuario Buga y Director de la Revista José Libardo Tapiero Cuellar Editor Jefe José Edinson Escobar Salcedo Editor Asociado Aydee Castro Sánchez Coordinadora de la Revista

ISSN Impreso: 2422-0582 ISSN electrónico: 2422-4456 Diseño e impresión: Ingeniería Gráfica S.A. Traducción al inglés: José Julián Mejía Garzón Tiraje: 500 ejemplares Enero-Diciembre 2015

COMITÉ TRANSITORIO DE ARBITRAJE VOL.2 ENERO-DICIEMBRE 2015 El Equipo Editorial de la Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales agradece a los pares evaluadores que hicieron parte del Comité Transitorio de Arbitraje para la publicación del Vol.2 -2105.

ARBITRAJE NACIONAL Benítez Benítez, Ricardo. Ph.D Universidad del Cauca Popayán, Colombia

ARBITRAJE

INTERNACIONAL

Castro Restrepo, Dagoberto. Ph.D Universidad Católica de Oriente Rionegro, Colombia

Calvo Torras, María de los Ángeles. Ph.D Universidad Autónoma de Barcelona Barcelona, España

Cerón Mosquera, Alcy René Ms.C. Ph.D (c) Universidad del Cauca Popayán, Cauca

Meloni, Diego Ariel. Ph.D Universidad Nacional de Santiago del Estero Santiago del Estero, Argentina

Escobar Chalarca, Carlos Alberto. Ph.D Universidad Nacional de Colombia Palmira, Colombia Eslava Eljaiek, Pedro J. Ms.C Universidad del Magdalena Santa Marta, Colombia

Trpin, Verónica. Ph.D CONICET/Universidad Nacional del Comahue Cipolletti, Argentina Villarroya Gil, Fermín Ignacio. Ph.D Universidad Complutense Madrid, España

Galvis Vanegas, Jesus Antonio. Ph.D Fundación Universitaria Agraria de Colombia UNIAGRARIA Bogotá D.C., Colombia Gutiérrez Bonilla, Francisco de Paula. Ph.D Universidad Jorge Tadeo Lozano Bogotá, Colombia Jiménez Cartagena, Claudio. Ph.D Corporación Universitaria Lasallista Medellín, Colombia Ramírez Hernández, Wilson Ariel. Ph.D Instituto Alexander Von Humboldt Bogotá D.C., Colombia Rodríguez Chalarca, Jairo Ms.C Centro Internacional de Agricultura Tropical CIAT Palmira, Colombia Vélez Acosta, Lina María. Ph.D Universidad Pontificia Bolivariana Envigado, Colombia Zuluaga Gallego, Robin. Ph.D Universidad Pontificia Bolivariana Medellín, Colombia

La publicación de los artículos en la Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales es responsabilidad de los autores, los artículos publicados en medio impreso y electrónico están autorizados por los autores mediante cesión derechos de autor.

Esta obra está bajo la licencia Creative Commons versión CC BY-SA 2.5 CO http://revistas.sena.edu.co/index.php/recia/manager/setup/3 José Libardo Tapiero Cuéllar Editor Jefe Centro Agropecuario Sena Buga Carretera Central, Vía Buga-Tuluá Teléfono (57) 2 237 6300 ext. 23291 Guadalajara de Buga, Colombia revistagroindustrial@sena.edu.co revistasenabuga@gmail.com

MISIÓN:

Fomentar el intercambio de experiencias e ideas entre lo científico y lo cultural, mediante la entrega periódica a la comunidad de un referente de actualización e innovación en el ámbito agropecuario y agroindustrial, y contribuir con investigaciones de importancia llevadas a cabo tanto en el Centro Agropecuario de Buga como en instituciones de carácter nacional e internacional.

VISIÓN:

Posicionarse como una fuente de conocimiento que impulse, motive y sea reconocida por toda la comunidad científica en el mundo.

POBLACIÓN OBJETIVO:

Estudiantes, docentes, investigadores, semilleros de investigación, miembros de los sectores agropecuario y agroindustrial, comunidad científica nacional e internacional.

MISSION:

Promote the Exchange of experiences and ideas between science and culture, through periodic publications for the community of a renovation and updating referent in the agro-industrial and agricultural ambit, contribute with high valued researches conducted within the Buga Agricultural Center and in national and international institutions.

VISION:

Positioning as a source of knowledge that drives, motivates and is recognized by the entire scientific community in the world.

TARGET POPULATION

Students, teachers, researchers, student research groups, and members of the agricultural and agro-industrial sectors, national and international scientific community.

EDITORIAL

Colombia es un país de contrastes, su biodiversidad es la más rica del mundo, posee una cultura muy fuerte, apasionante, y su gente es cálida y hospitalaria, podría decirse que es la más amable del mundo. El Valle del Cauca, con su ubicación geográfica excepcional, tiene las bondades que ofrecen las condiciones ideales de suelo y clima reflejadas en los diferentes pisos térmicos, que son una ventaja comparativa en la región del suroccidente de Colombia para la proyección de cultivos hortofrutícolas que puedan garantizar la sustentabilidad alimentaria del país en el largo plazo. La agroindustria también tiene una dinámica interesante, su desarrollo y exportaciones crecen, organiza sus procesos a través de clústeres que intentan posicionar los productos colombianos en el mundo, lo cual crea una condición potencial para los investigadores de este sector, quienes cumplen un papel importante en las investigaciones aplicadas, para el sector de los empaques biodegradables y los alimentos con tendencia funcional. En este sentido, el Centro Agropecuario de Buga realiza sus aportes, con investigaciones agroindustriales que son adaptadas por las agroindustrias de la región. La publicación del segundo volumen de la Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales, permite ver las tendencias de producción y consumo identificadas por la comunidad científica y los cambios en los estilos de vida de la población, que entienden que el consumo de alimentos sanos son la clave para disminuir los índices de riesgos generados por enfermedades crónicas no transmisibles. José Libardo Tapiero Cuéllar Grupo de Investigaciones en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales - GICTACAB Editor Jefe Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Sena Centro Agropecuario de Buga

Colombiana de Investigaciones Agroindustriales F. Medina, L.Revista Bautista: Aceites esenciales preparados en forma de nanoemulsión para la formulación de productos cosméticos Volumen 2 Enero - Diciembre 2015 ISSN Impreso 2422-0582 ISSN electrónico 2422-4456

TABLA DE CONTENIDO EDITORIAL 4 INVESTIGACIÓN Aceites esenciales preparados en forma de nanoemulsión para la formulación de productos cosméticos. Essential oils prepared in Nano-emulsion form for the formulation of cosmetic products. Favio Armando Medina Calderón, Luis Carlos Bautista Barrios

Diseño experimental de mezclas como herramienta para la optimización de cremolácteos de mango. Experimental mixture designs as a tool for mango dairy cream optimization. Guillermo Salamanca Grosso, Laura M. Reyes Méndez, Mónica P. Osorio Tangarife, Nelson Rodríguez Arias

Diseño de un esquema de compensación por servicios ambientales para la cuenca del río Meléndez en el municipio de Santiago de Cali, Colombia. Design of a compensation scheme for environmental services for the basin of the Melendez River in the municipality of Cali, Colombia. Angela María Salazar Mancipe Evaluación comparativa de pérdida de suelo en el corredor biológico entre parques nacionales Puracé y Cueva de los Guácharos en el Huila. Comparative evaluation of soil loss in the biological corridor between the Purace National park and the guacharos cave in Huila. Camilo Augusto Agudelo Perdomo, Armando Torrente Trujillo, Adriana Vargas Incidencia de la anisotropía en la detracción de agua de un sistema léntico o lótico por acciones antrópicas, determinada mediante modelación numérica. Incidence of the anisotropy in the detraction of water of a lentic or lotic system by anthropic actions, determined through numeric modeling. Héctor Fabio Aristizábal Rodríguez, Carlos Alberto Escobar Chalarca, Pedro Martínez Santos Evaluación de dos niveles de proteína en dietas para juveniles de Sabaleta Brycon Henni (Eigenmann, 1913). Evaluation of two levels of protein in diets for the Sabaleta Brycon Henni juveniles (Eigenmann, 1913). María Cristina Aguirre Gaviria, Luz Elena Muñoz Arroyave

REFLEXIÓN Hunger Signs in Plants Signos de hambre en plantas. Ben A. Faber

REVISIÓN Tecnologías no térmicas en el procesado y conservación de alimentos vegetales. Non thermal technologies in the processing and conservation of vegetable foods. Ronald Soleno Wilches

Impacto de la aplicación de la norma globalGAP, en el sector agroalimentario Latinoamericano. Impact of the application of the globalGAP norm, in the Latin American Agro-food sector. Nidia Stella Rincón Parra, César Augusto Figueredo, Nubia Stella Salazar Villamil

Aceites esenciales preparados en forma de nanoemulsión para la formulación de productos cosméticos Essential oils prepared in Nano-emulsion form for the formulation of cosmetic products. Favio Armando Medina Calderón1; Luis Carlos Bautista Barrios2

Recibido: 29-10-2015 Aceptado: 30-11-2015

Resumen

En este trabajo se emplearon aceites esenciales con actividad antimicrobiana reportada (orégano, manzanilla, tomillo y limonaria), para obtener nanoemulsiones mediante una técnica de baja energía, en la cual se evaluaron diferentes relaciones de surfactante/aceite (1.5:1; 2:1; 2.5:1 y 3:1), y diferentes concentraciones de NaCl en la fase acuosa (0.01M, 0.1M y 0.5M). Las formulaciones que permitieron obtener nanoemulsiones fueron caracterizadas mediante microscopía de fuerza atómica y se incorporaron a diferentes concentraciones en formulaciones cosméticas (gel antibacterial y crema humectante) para evaluar el tamaño de gota, la actividad antimicrobiana y la capacidad que tienen de actuar como agentes conservantes. La nanoemulsión de orégano mostró los menores tamaños de gota, y una actividad antimicrobiana y capacidad conservante significativamente mayor, con respecto a las formulaciones control (productos sin nanoemulsión y con aceite esencial puro), cuando fue incorporado en formulaciones cosméticas. Palabras clave: nanoemulsión; aceites esenciales; cosméticos; actividad antimicrobiana; agente conservante.

Abstract

In this study, essential oils with reported antimicrobial activity, (Origanum, Chamomile, Thymus and lemongrass) were employed to obtain Nano-emulsions, using a low energy technique, evaluating different relations of surfactant/oil ratio (1.5:1; 2:1; 2.5:1 and 3:1) and different NaCl concentrations within the aqueous phase(0.01M, 0.1M and 0.5M). The formulations that obtained nano-emulsions were characterized through atomic force microscopy and were incorporated in different cosmetic formulations (antibacterial gel and moisturizing cream) to evaluate the size of the droplet, the antimicrobial activity and the capacity they have to act as conservation agents. The origanum nano-emulsion evidenced the smallest droplet sizes and a significantly higher antimicrobial activity and conservation capacity than the control formulations (product without Nano-emulsions and with pure essential oil) when it was incorporated in cosmetic formulations. Key words: Nano-emulsion; essential oils; cosmetics; antimicrobial activity; conservation agent.

Colombiano. Microbiólogo. Instructor Servicio Nacional de Aprendizaje SENA. Centro Agropecuario La Granja. Red Agrícola. Grupo de Ciencia, Tecnología e Innovación SENAGROTIC. Correo electrónico: fmedinac@misena.edu.co 2 Colombiano. Ingeniero químico. Talento Tecnoparque, Línea de biotecnología y nanotecnología, Servicio Nacional de Aprendizaje SENA. Centro Agropecuario La Granja. Correo electrónico: lcbautistab@gmail.com 1

F. Medina, L. Bautista: Aceites esenciales preparados en forma de nanoemulsión para la formulación de productos cosméticos

INTRODUCCIÓN En la actualidad, diversas naciones alrededor del mundo están promoviendo el desarrollo de productos naturales, para lo cual han establecido una normatividad más exigente que procure el cuidado del medio ambiente; por lo tanto, el aprovechamiento sostenible de nuestros recursos naturales para la fabricación de nuevos productos que sustituyan los productos sintéticos utilizados actualmente se ha convertido en una necesidad. Por muchos años se le ha atribuido distintos tipos de propiedades a los extractos de las plantas aromáticas y medicinales (Adilson y Machado, 2004; Juárez y Castro, 2010). Estas propiedades hacen que los aceites esenciales tengan aplicaciones en diferentes industrias y que su interés comercial esté en crecimiento. En el caso particular de la industria cosmética, se han estudiado las propiedades de los aceites esenciales y se ha determinado que las principales actividades biológicas que presentan estos extractos y que los hace aptos para ser utilizados en formulaciones cosméticas son las actividades antimicrobianas, antioxidantes y antiinflamatorias (CENIVAM, 2008). Por otra parte, en el caso particular de las actividades antimicrobianas de los aceites esenciales, existe la posibilidad de establecer la capacidad que tienen de actuar como agentes conservantes de productos cosméticos terminados y de evaluar la actividad bactericida e incluso antifúngica durante la aplicación tópica del producto en la piel (Aburjai et al., 2003; Varvaresou, 2009; Kunicka et al. 2010). Para darle un valor agregado y un mayor grado de innovación a los productos cosméticos, se ha planteado la utilización de los aceites esenciales para la preparación de nanoemulsiones. Estas son obtenidas cuando el tamaño de las gotas de una emulsión alcanza aproximadamente 100-500 nm (Shah et al., 2010), el pequeño tamaño de gota es responsable de que puedan resistir la desestabilización física causada por separación gravitacional, floculación o coalescencia (Bernardi et al. 2011).

Así pues, las nanoemulsiones se han convertido en vehículos potenciales para la entrega controlada de cosméticos, en productos adecuados para la formulación de cosméticos de uso tópico y para la dispersión optimizada de ingredientes activos en las diferentes capas de la piel. De forma similar a los liposomas, las nanoemulsiones soportan la penetración de ingredientes activos y así incrementan su concentración en la piel (Shah et al., 2010). El objetivo del proyecto es desarrollar prototipos de productos cosméticos que contengan aceites esenciales nanoemulsionados, con el fin de evaluar la actividad antibacteriana y antifúngica durante la aplicación tópica en la piel, y la capacidad de actuar como agentes conservantes.

MATERIALES Y MÉTODOS Reactivos y materiales Los aceites esenciales de orégano, manzanilla, limonaria y tomillo, y el aceite vegetal de almendras fueron proporcionados por Green Andina Ltda; el carbopol 940, el propilenglicol y la trietanolamina, ingredientes utilizados para la formulación de productos cosméticos, de grado USP, fueron suministrados por Laboratorios San Jorge; los medios de cultivo para la realización de pruebas microbiológicas fueron marca Difco™, mientras que los solventes y sustancias químicas utilizadas durante el desarrollo del trabajo (diclorometano, éter de petróleo, hexano, metanol) fueron de grado reactivo y de marca Sigma y Aldrich. Preparación de nanoemulsiones Las nanoemulsiones se prepararon de acuerdo con los métodos presentados por Heurtault et al.,(2002), tal y como lo indica la Tabla 1.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 6 - 15

Tabla 1: Variables de formulación de las nanoemulsiones preparadas

HLB (Balance hidrofílico-lipofílico)

Ensayo

Relación S/A

Concentración NaCl, M

1,5:1

0,01

2:1

0,01

óptimo

1,5:1

0,1

óptimo

2:1

0,1

óptimo

2,5:1

0,1

óptimo

3:1

0,1

3:1

óptimo

0,5

Fuente:Autores.

El procedimiento consistió en someter la mezcla emulsionada a ciclos de calentamiento y enfriamiento, haciendo seguimiento de su apariencia para determinar la temperatura de inversión de fase (PIT por sus siglas en inglés) (Heurtault et al., 2011). El seguimiento de la apariencia se llevó a cabo de forma visual. La apariencia traslúcida de la mezcla fue el indicador que el sistema alcanzaba el PIT.

Los valores óptimos de HLB obtenidos fueron 11, 12, 11, 10 para limonaria, manzanilla, orégano y tomillo respectivamente. Para los ensayos posteriores se utilizó Tween 80 (HLB=15) como surfactante para la preparación de nanoemulsiones con todos los aceites.

Las variables de formulación en los ensayos fueron la relación Surfactante/Aceite (S/A), y la concentración de sal en la fase acuosa. Las relaciones S/A que se analizaron en el presente estudio fueron: 1.5:1, 2:1, 2,5:1 y 3:1. La fase acuosa de las emulsiones estuvo compuesta por solución salina al 0.01, 0.1 y 0.5 M de NaCl (Heurtault et al., 2002; Zhen et al., 2011). La fracción másica de la fase acuosa y el peso total de las emulsiones fue de 70% y 50 g respectivamente para todas las pruebas.

La prueba se realizó en el microscopio de fuerza atómica marca Nanosurf. EasyScan 2 Flex. Las nanoemulsiones se caracterizaron añadiendo 4 µl de una dilución 10-2 sobre una mica de 2x2 cm. Las muestras se dejaron secar a temperatura ambiente por 3 horas. Mientras que las muestras se secaron, se activó el software correspondiente y se determinó con cual punta se realizaría el análisis (contacto o no contacto), para este caso se trabajó con la punta de no contacto. Cuando las muestras estuvieron secas y listas para el análisis, se montaron en la base del portamuestras del microscopio de fuerza atómica (AFM por sus siglas en inglés) y se configuró el equipo. Finalmente, se puso en marcha el análisis topográfico y se obtuvieron las imágenes de las muestras.

Con el fin de mejorar la estabilidad de las nanoemulsiones obtenidas, se establecieron previamente para cada aceite los valores óptimos de HLB de la mezcla de surfactantes. La Tabla 2 muestra los valores óptimos de HLB definidos para cada aceite. Tabla 2: HLB óptimo de los aceites esenciales

Aceite esencial

HLB óptimo

Limonaria

Manzanilla

Orégano

Tomillo

Fuente:Autores.

Microscopía de fuerza atómica AFM

Gel antibacterial Los geles antibacteriales se formularon de acuerdo a la metodología planteada por Méndez (2008). Las sustancias excipientes usadas durante la formulación de los geles fueron: Carbopol 940 (gelificante), glicerina (agente humectante), trietanolamina (alcalinizante). Para evaluar la actividad antimicrobiana de la nanoemulsión base, se prepararon cinco formulaciones de gel antibacterial a diferentes concentraciones de nanoemulsión antibacteriana (la nanoemulsión antibacteriana se refiere a nanoemulsión de orégano durante todo el estudio). En la Tabla 3 se muestran las formulaciones de gel antibacterial que se evaluaron.

F. Medina, L. Bautista: Aceites esenciales preparados en forma de nanoemulsión para la formulación de productos cosméticos

Tabla 3: Formulaciones de gel antibacterial por cada 100 g

Sustancia

Nanoemulsión antibacteriana, g

9,83

17,68

24,1

Aceite esencial, g

5,0

Alcohol antiséptico, g

62,5

55,5

50,0

45,4

59,0

Excipientes c.s.p

100g

Fuente: Autores.

Crema humectante El procedimiento para la preparación de las cremas humectantes se basó en la metodología presentada por Villareal (2004). Los excipientes utilizados en las cremas fueron: Carbopol 940 (gelificante), propilenglicol (agente humectante), fragancia, trietanolamina (alcalinizante) y agua. Con el fin de evaluar la acción conservante de la nanoemulsión antibacteriana y de comparar su comportamiento con respecto a la acción de un agente conservante sintético convencional; en este caso metilparabeno, se prepararon dos formulaciones de cremas humectantes utilizando los dos tipos de agentes conservantes mencionados anteriormente. Adicionalmente, fueron añadidos a la fórmula nanoemulsión de manzanilla y aceite de almendras, que proporcionaron ingredientes activos cosméticos para la piel. En la Tabla 4 se describe la fórmula detallada de las cremas humectantes. Tabla 4: Formulaciones de crema humectante por cada 100 g

Sustancia

Metilparabeno, g

Nanoemulsión antibacteriana, g

0,0

10,0

0,5

Nanoemulsión Manzanilla, g

27,7

Aceite de almendras, g

15,0

Excipientes c.s.p

100 g

Fuente: Autores.

0,0

Control de calidad microbiológico Los microorganismos patógenos que se evaluaron fueron: Sthaphylococcus aureus ATCC 29213, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Escherichia coli ATCC 25922 y Salmonella entérica NCTC 6017, recomendados por la farmacopea de Estados Unidos (USP), de Europa (EP), y

por el organismo de control en Colombia (INVIMA), para la evaluación y métodos de análisis de productos cosméticos. Difusión en placa Para evaluar la efectividad de las formulaciones de gel antibacterial durante la aplicación tópica en la piel y la capacidad que tienen de actuar contra microorganismos patógenos, se llevó a cabo la prueba de difusión en placa. En esta prueba se estableció la concentración de nanopartículas para que el gel antibacterial tuviera la efectividad esperada. El medio de cultivo que se utilizó para la realización de la prueba fue el Mueller Hinton Agar. La metodología detallada para llevar a cabo el procedimiento completo se encuentra en Ministerio de Salud del Perú (2002). El parámetro que se utilizó como indicador para establecer el grado de inhibición de las formulaciones de gel antibacterial fue el porcentaje de inhibición, el cual se calculó a partir de la Ecuación 1.

(

)

Dh - Dd %I = * 100 (1) Dh Donde Dh es el diámetro del halo de inhibición. Dd es el diámetro del disco de inhibición; este parámetro es constante y tiene un valor de 0,6 cm.

Evaluación microbiológica Para establecer la acción conservante de los agentes antimicrobianos adicionados a las cremas humectantes formuladas, se llevó a cabo el análisis microbiológico por medio de la metodología recomendada en la NTC 4833, en la cual están establecidos los límites máximos permisibles para que un producto cosmético sea considerado seguro y pueda ser ofertado en el mercado. En las Tablas 5 y 6 se muestran los límites permitidos para microorganismos indicadores de calidad y microorganismos patógenos respectivamente, que fueron establecidos en la NTC 4833.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 6 - 15

Tabla 5: Límites máximos permisibles de contaminación por microorganismos indicadores de calidad

Microorganismos

Cosméticos bebé y área de los ojos

Cosméticos en general

Mohos y levaduras

<50 UFC/ml

<100 UFC/mL

Mesófilos aerobios

<100 UFC/ml

<1000 UFC/mL

Fuente: Autores. Tabla 6: Límites máximos permisibles microorganismos patógenos

Microorganismos

Sthaphylococcus aureus

contaminación

Ausencia X

por

Presencia

Escherichia coli

Pseudomonas aeruginosa

Salmonella spp.

Fuente: Autores.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Preparación de nanoemulsiones En trabajos realizados anteriormente, se reportó la influencia que tienen algunos parámetros de la formulación sobre la formación de los mecanismos de nanoemulsificación y sobre el PIT (Santana et al., 2013; Anton y Vandamme, 2009; y Salager, 1998). La relación S/A, el HLB, la concentración de sal en la fase acuosa y el orden de adición de los componentes son los parámetros que más han demostrado influencia sobre la preparación de nanoemulsiones (Santana et al., 2013). La ejecución de la metodología de preparación de nanoemulsiones permitió establecer que la utilización del HLB óptimo de cada aceite, no garantiza la obtención de nanoemulsiones estables con tamaño de partícula a escala nanométrica. Para lograr disminuir el tamaño de gota dispersa en una emulsión, mediante el método

de temperatura de inversión de fase, es indispensable proporcionar una cantidad de surfactante en exceso a la mezcla, que garanticen tener moléculas de surfactante disponibles para cubrir el área entera de las gotas dispersas cuando disminuyen su tamaño, dado que la relación superficie/volumen aumenta drásticamente al disminuir el tamaño de las partículas (Salager, 1998). Por lo tanto, se ha establecido previamente por otros autores que variables como la relación S/A tienen una mayor influencia durante la formación de nanoemulsiones (Anton y Vandammme, 2009). Con respecto a la relación S/A y la concentración de sal en la fase acuosa, se pudo observar que una mayor relación S/A mejora notablemente la facilidad del sistema para formar mecanismos de nanoemulsificación; y una mayor concentración de sal en la fase acuosa disminuye el PIT del sistema. En la Tabla 7 se muestra el PIT para cada ensayo y aceite esencial. Por otra parte, fue posible establecer la influencia que tiene las estructuras químicas de la mezcla de componentes de los aceites esenciales sobre la formación de mecanismos de nanoemulsificación, debido a que dentro del rango de las variables de formulación evaluadas en el presente estudio, solo los aceites esenciales de orégano y manzanilla formaron las nanoemulsiones. Para la realización de los análisis posteriores (formulación de productos cosméticos, caracterización en el AFM y pruebas microbiológicas) solo fueron utilizadas las nanoemulsiones de orégano y manzanilla.

Tabla 7: Temperatura de inversión de fase de las nanoemulsiones formuladas

Ensayo 1 2 3 4 5

Fuente:Autores.

Limonaria >97 >95 >95 >85

Temperatura de inversión de fase, °C Manzanilla

Orégano

Tomillo

86-89

>95

>96

82-84 82-85 >94

>98 >96 >91

>96

74-82

50-75

>98

84-88

67-80

>97

93-98

77-89

>95 >95 >94

>95

>97

F. Medina, L. Bautista: Aceites esenciales preparados en forma de nanoemulsión para la formulación de productos cosméticos

Caracterización de nanoemulsiones en AFM Para la caracterización de las gotas de las nanoemulsiones, se utilizó la técnica de Microscopía de fuerza atómica, por medio de la cual se determinó la forma y el tamaño de las gotas obtenidas a partir de las diferentes formulaciones preparadas. Las gotas caracterizadas en el AFM presentaron una forma similar a un elipsoide, por lo tanto, fue posible calcular el volumen de las gotas (vg) a partir de la solución analítica de la función integrada de una elipse, como se muestra en la Ecuación 2. 2 (2) Vg = π3 hgrg Donde hg y rg son la altura y el radio de la gota respectivamente. Para estimar el diámetro medio de las gotas se supuso una morfología regular y se determinó el diámetro como si la gota fuera completamente esférica.

El diámetro medio de las gotas (De) se calculó a partir de la Ecuación 3. 6V

De = s π g (3) Las formulaciones que se caracterizaron en el AFM presentaron una apariencia traslúcida, con cierto grado de diferencia en su turbidez y se seleccionaron, principalmente, las emulsiones con un PIT definido. En la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos durante la caracterización de las nanoemulsiones en el AFM. Para la toma de datos en el AFM, se hicieron lecturas del equipo en diferentes posiciones de la muestra; en cada lectura se caracterizó el tamaño de las nanopartículas, midiendo el diámetro y la altura de las gotas. La Figura 1 muestra algunas de las imágenes tomadas en el AFM durante la lectura de las muestras. -

De,

Tabla 8: Tamaño de partícula de las nanoemulsiones caracterizadas en el AFM

Ensayo

Aceite

rg,

hg,

Vg,

Manzanilla

6381,0

255,1

263092653

6 7

Orégano

Manzanilla

5496,4

Orégano

740,0

4840,0

657,7

554,3

3291222511

1332,9

2860,8

299,4

276588787

631,5

933176158

Fuente: Autores.

Figura 1. Caracterización de nanoemulsiones en el AFM. a. Manzanilla ensayo 6; b. Manzanilla ensayo 7; c. Orégano ensayo 6; d. Orégano ensayo 7 Fuente: Autores.

1139,6

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 6 - 15

Se caracterizaron en total 10 gotas por cada muestra; los valores de radio, altura y volumen de las gotas (ver Tabla 8) fueron calculados como el valor promedio de las 10 mediciones realizadas para cada _ gota en cada muestra. El diámetro medio de las gotas (De) se determinó a partir de la Ecuación 3, y también se tomó como el valor promedio de todas las mediciones realizadas. Para que las gotas de una nanoemulsión sean consideradas nanométricas, se estableció previamente un rango para el diámetro medio de las gotas. Según lo reportado en la literatura, el diámetro medio de las gotas debe estar en un rango entre 100-500 nm (Shah et al., 2010; Anjali et al., 2012). Las preparaciones de nanoemulsiones caracterizadas en el AFM estuvieron por fuera del rango recomendado para considerar a estos sistemas como nanométricos. Sin embargo, las cuatro formulaciones que fueron referenciadas en el presente trabajo se consideraron nanoemulsiones, por la capacidad que tuvieron de formar mecanismos de nanoemulsificación a las condiciones establecidas. Con los resultados obtenidos fue posible determinar que la nanoemulsión de manzanilla preparada en el ensayo 6; tuvo menores tamaños de partícula en comparación con la preparada en el ensayo 7. Por lo tanto, se evidencia que el

incremento de la relación S/A y de la concentración de sal en la fase acuosa, no tuvo una incidencia positiva sobre la formación de nanoemulsiones con pequeños tamaños de partícula. En el caso de las nanoemulsiones de orégano, ocurrió un fenómeno completamente contrario, ya que el incremento de la relación S/A y el incremento de la concentración de sal en la fase acuosa favorecieron la formación de nanoemulsiones con tamaños de partícula más pequeños y disminuyeron la temperatura de inversión de fase de los sistemas nanoemulsificados. Actividad antimicrobiana de geles antibacteriales En este trabajo se incorporaron nanoemulsiones de aceites esenciales en diferentes formulaciones de geles antibacteriales, con el fin de evaluar la influencia que tiene la concentración de nanopartículas sobre el porcentaje de inhibición de microorganismos patógenos. La Figura 2 muestra los resultados obtenidos durante la realización de la prueba de difusión en placa, donde se observa el porcentaje de inhibición de los microorganismos frente a cada formulación de gel. Cabe aclarar que los ensayos fueron realizados por cuadruplicado y que el porcentaje de inhibición fue el valor promedio de los cuatro ensayos.

Salmonella enterica E. coli P. aeruginosa S. aureus

Figura 2. Porcentaje de inhibición de microorganismos patógenos en las formulaciones de gel antibacterial. Fuente: Autores.

F. Medina, L. Bautista: Aceites esenciales preparados en forma de nanoemulsión para la formulación de productos cosméticos

Las desviaciones estándar de los porcentajes de inhibición se muestran en la Tabla 9. Tabla 9: Desviación estándar de los porcentajes de inhibición de microorganismos patógenos

Microorganismo

Desviación estándar F2

Salmonellaentérica

0,121

0,021

0,112

P. aeruginosa

0,100

0,046

0,225

E. coli

S. aureus

Fuente: Autores.

0,121

0,138

0,160

Para comparar el efecto bactericida entre las formulaciones que contienen nanoemulsiones de orégano, con respecto a las formulaciones control que contienen alcohol y alcohol + orégano puro como agentes antimicrobianos, se prepararon las formulaciones 1 y 5 respectivamente. Los resultados demuestran que la incorporación de nanoemulsiones a concentraciones cercanas al 9.83% (w/w) mejora el porcentaje de inhibición con respecto a los porcentajes de inhibición arrojados por las formulaciones control. Sin embargo, a medida que se aumenta la concentración de la nanoemulsión en el gel, el efecto bactericida se reduce y se evidencia que ciertos microorganismos tienen mayor sensibilidad a las formulaciones 1 y 5. En este orden de ideas, se observó que el incremento en la concentración de nanoemulsión en los geles antibacteriales, ocasionó la inestabilidad en las formulaciones 3 y 4, un efecto adverso sobre la actividad antimicrobiana del producto, probablemente originado por el incremento en el tamaño de las nanopartículas de aceite esencial. En trabajos anteriores se ha estudiado la influencia entre el tamaño de las nanopartículas y la actividad antimicrobiana. Sin embargo, (Donsi et al., 2011) definieron que es difícil establecer una correlación directa entre el tamaño de gota con la actividad antimicrobiana, debido a que es factible que algunas moléculas con actividad antimicrobiana se degraden durante el proceso de nanoemulsificación.

0,083

0,000

0,112

0,110

0,100

0,148

0,083

0,000

conservante de las nanoemulsiones se compararon los resultados de la evaluación microbiológica de la crema que utiliza la nanoemulsión de orégano como sistema preservante (fórmula 1); contra los resultados de la evaluación microbiológica de una formulación que utiliza un conservante sintético convencional (fórmula 2). Los reportes de la evaluación microbiológica de las dos formulaciones se muestran en las Tablas 10 y 11. Tabla 10: Conteo de UFC/ml de microorganismos indicadores de calidad

Microorganismo

Mesófilos aerobios, UFC/ml

Fórmula 1

Fórmula 2

<10

160

Hongos y levaduras, UFC/ml Coliformes totales, UFC/ml

520

<10

Coliformes fecales, UFC/ml

<10

Fuente: Autores.

<10

Tabla 11: Ausencia o presencia de microorganismos patógenos en las muestras a 24 h

Microorganismo Pseudomonas aeruginosa

Fórmula 1

Fórmula 2

Escherichia coli

Salmonella spp.

P**

Las formulaciones, en general, demostraron una actividad antimicrobiana significativa contra Salmonella entérica, E. coli, y Pseudomonas aeruginosa. Por otra parte, se evidenció una inhibición moderada, y en ciertos casos nula, contra la cepa de Sthaphylococcus aureus.

*Ausencia; **Presencia Fuente: Autores.

Evaluación microbiológica de cremas humectantes En este trabajo se evaluó la capacidad de las nanoemulsiones de actuar como agentes conservantes al ser incorporadas en formulaciones cosméticas de crema humectante (Manou et al., 1998; Kunicka et al., 2009; Kunicka et al., 2010). Para la evaluación de la capacidad

La evaluación microbiológica de las formulaciones preparadas demostró que la población de microorganismos indicadores de calidad (microorganismos aerobios mesófilos, hongos y levaduras, coliformes totales y coliformes fecales) en las dos cremas; medida en UFC/mL, estuvo por debajo de los estándares definidos en la NTC

Sthaphylococcus aureus

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 6 - 15

4833. Sin embargo, la evaluación de microorganismos patógenos mostró que las dos cremas no inhibieron el crecimiento de la cepa Sthaphylococcus aureus. Al comparar la evaluación microbiológica de las dos cremas, se observó que la fórmula 1 tuvo mayor efecto bactericida contra microorganismos aerobios mesófilos que la fórmula 2; es decir, que los mecanismos de acción de las nanopartículas de orégano fueron más efectivos que el metilparabeno para controlar la población de microorganismos aerobios mesófilos en el producto terminado. Por otra parte, la fórmula 2 tuvo mayor capacidad de controlar la población de hongos y levaduras en comparación con la fórmula 1; por lo tanto, la nanoemulsión de orégano no tiene una actividad antifúngica significativa. Con respecto a la población de coliformes totales y coliformes fecales; y la presencia/ausencia de microorganismos patógenos, las dos formulaciones no evidenciaron diferencias significativas. Por consiguiente, se puede establecer que la acción antibacteriana de los agentes conservantes contra estos microorganismos es similar. CONCLUSIONES A pesar que el diámetro medio de las gotas de las emulsiones superaron el tamaño máximo previamente establecido para que el sistema sea considerado nanométrico, durante el desarrollo del trabajo consideramos los ensayos 6 y 7 de las emulsiones de orégano y manzanilla como nanoemulsiones, por su apariencia traslúcida, la evidente formación de mecanismos de nanoemulsificación y la obtención de gotas con tamaños inferiores a 1 μm o 1000 nm. Adicionalmente, con la realización de estos ensayos logramos observar la influencia de las variables de formulación sobre los tamaños de gotas de las nanoemulsiones, razón por la cual se sugiere ajustar en trabajos posteriores estas variables, para obtener nanopartículas que se encuentren en el rango de la escala nanométrica; esto con el fin de mejorar las características y propiedades de las nanoemulsiones preparadas. El máximo porcentaje de inhibición contra microorganismos patógenos en los geles antibacteriales se obtuvo con una formulación que contenía la menor concentración de nanopartículas de orégano, por lo tanto, las nanoemulsiones de aceites esenciales se proyectan como una alternativa factible para la formulación de productos de interés comercial, debido a que son agentes antibacteriales efectivos a bajas concentraciones.

Probablemente, el incremento de la cantidad de nanoemulsión en la formulación, disminuyó la actividad antimicrobiana en el gel antibacterial, debido a que las nanopartículas de aceite esencial de orégano se desestabilizaron a bajas concentraciones cuando fueron incorporadas a las formulaciones de gel. Esto ocasionó un incremento en el tamaño de las partículas, de modo que los mecanismos de acción de las nanoemulsiones sobre los microorganismos se pudieron inhibir y disminuir su efecto antimicrobiano. La presencia de Sthaphylococcus aureus en las cremas pudo deberse a contaminación cruzada en el momento de la elaboración del producto, y no a la resistencia del microorganismo a los agentes antimicrobianos. Por lo tanto, se recomienda realizar pruebas de actividad antimicrobiana a diferentes concentraciones de los agentes antimicrobianos, para determinar la concentración mínima inhibitoria (CMI) y establecer específicamente la resistencia o sensibilidad del Sthaphylococcus aureus a los agentes antimicrobianos estudiados. REFERENCIAS Aburjai, T. Natsheh, Feda M. (2003). Plants used in cosmetics. Phytoter. Res, 17, 987-1000. Adilson, A. L., Machado, C., Delarmelina, G.M., Figueira, M. C. Duarte, V., y Rehder, L. (2004). Composition and antimicrobial activity of essential oils from aromatic plants used in Brazil, Brazilian Journal of Microbiology 35, 275-280. Anjali,C:H., Sharma,Y., Mukherjee, A., handrasekaran, N. (2012) Neem oil (Azadirachta indica) nanoemulsion-a potent larvicidal agent against culex quinquefasciatus. Pest Manag Sci, 68, 158-163. Anton, N. & Vandamme, T.F. (2009). The universality of low-energy nano-emulsification. International Journal of Pharmaceutics, 377, 142-147. Bernardi, D.S., Pereira, T., Maciel, N., Bortoloto, J., Viera, G., Oliveira, G., Rocha-Fiho, P. (2011). Formation and stability of oil-in-water nanoemulsions containing rice bran oil: in vitro and in vivo assessment. Journal of nanobiotecnology, 9(44), 1-9. Centro de Investigación de Excelencia CENIVAM. (2008). Aplicaciones cosmecéuticas de los aceites esenciales y compuestos naturales en el cuidado de la piel. Bucaramanga: Dirección de Planeación de Colciencias.

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Diseño experimental de mezclas como herramienta para la optimización de cremolácteos de mango Experimental mixture designs as a tool for mango dairy cream optimization Guillermo Salamanca Grosso1,; Laura M. Reyes Méndez2; Mónica P. Osorio Tangarife3; Nelson Rodríguez Arias4 Recibido: 07-11-2014 Aceptado:15-09-2015

Resumen

Abstract

El diseño de mezclas para la elaboración de nuevos productos, es una de las áreas que ha venido ganando interés entre los productores de alimentos, dado que se pueden realizar combinaciones de productos para buscar nuevas características funcionales y optimizar el uso de materias primas. Se ilustra la herramienta para la optimización de cremogenados de mango y el desarrollo de derivados lácteos de yogurt a través de valoración sensorial y diseño experimental de mezclas. Además, se evaluaron las condiciones higiénico-sanitarias necesarias para la elaboración de cremogendos de mango y la implementación de un proceso de reducción de tamaño de partícula por tamizado de la pulpa. Se planteó un diseño de mezclas para la obtención de cremolácteos, usando yogurt como vehículo y sacarosa como edulcorante. Se evaluaron las propiedades físicoquímicas de los frutos en su estado óptimo de madurez y se formularon mezclas de base láctea y cremogenado de fruta, valorando el efecto de los componentes en las formulaciones con relación a la acidez, pH, propiedades cromáticas y atributos sensoriales. Los cremolácteos con propiedades correspondieron a formulaciones con 15 g de azúcar, 20 g de cremogenado y 65 g de base láctea. El pH óptimo es de 3,97 y la acidez de 98,8 meq kg-1, los sólidos solubles oscilan entre 17,0 y 19,6 como máximo. El aporte de la investigación, reside en la valoración de la metodología de los diseños para mezclas ternarias que puede ser a través de análisis sensorial o fisicoquímico. Palabras clave: cremogenados; mango; propiedades físicoquímicas; procesado; lácteos. The design of mixtures for the development of new products, is one of the areas that has been gaining interest among food producers, given that you can do combinations of products looking for new functional characteristics and optimize the use of raw materials. This paper illustrates the design and optimization of dairy food using mango and yogurt, through sensory evaluation and experimental design of mixtures. We evaluated the necessary Sanitary and Hygienic conditions for the elaboration of new products and the implementation of a process for reduction of fruit particle size by sieving the pulp. There was a design of mixtures using mango, sugar cane as a sweetener and yogurt as a vehicle. We evaluated the physicochemical properties of the fruit at its optimal state of maturity and formulated mixtures for yogurt, fruit, valuing the effect of the components in the final formulations respect to acidity, pH, chromatically properties and sensory attributes. Best properties observed were with 15 g of sugar, 20 g of puree and 65 g of yogurt. Optimum pH were 3,97; total acidity of 98,8 meq kg-1 and soluble solids between 17,0 and 19,6 as maximum. The contribution lies in the valuation of the methodology of the designs for ternary mixtures that can be through sensory or physicochemical analysis. Keywords: Process; Physicochemical properties; experimental design; puree; Mango; dairy cream.

Colombiano. Ph.D. en Tecnología de Alimentos. Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos. Universidad del Tolima. Ibagué, Tolima – Colombia. Correo electrónico: salamancagrosso@gmail.com Colombiana. Universidad del Tolima. Departamento de Química, Ibagué, Tolima - Colombiana Correo electrónico: lauramreyes@gmail.com 3 Colombiana. Universidad del Tolima. Departamento de Matemáticas y Estadística. Facultad de Ciencias. Correo electroónico: mposorio@ut.edu.co 4 Colombiana. Universidad del Tolima. Departamento de Matemáticas y Estadística. Facultad de Ciencias. Correo electrónico: nrodrigueza@ut.edu.co 1 2

G. Salamanca, L. Reyes, M. Osorio, N. Arias: Diseño experimental de mezclas como herramienta para la optimización de cremolácteos de mango

Introducción En el diseño de productos y procesos agroalimentarios, es frecuente acudir a las herramientas estadísticas de diseño robusto y experimental para la valoración y optimización de mezclas de varios componentes o ingredientes (Kumar, et al., 2010). Esta tarea corresponde, fundamentalmente, a los departamentos de Investigación y Desarrollo (I+D), donde se toman decisiones de carácter interdisciplinar, ajustadas a las políticas de las compañías procesadoras y generadoras de nuevos productos. Para la elaboración de jugos, néctares, conservas, compotas, mermeladas, cremogenados o yogures, se requiere una mezcla óptima de ingredientes que permitan generar las mejores características organolépticas, físicas, reológicas o químicas, aun más económica, cuando alguno de los ingredientes es muy costoso (Braco y Gaspareto, 2003; Álvarez, 2006). En el diseño de mezclas, los factores que intervienen son las proporciones de los componentes de la mezcla, y las respuestas a optimizar son función de esas proporciones con respecto al total y no dependen de la cantidad de cada componente. Una característica especial de los diseños de mezclas es que la cantidad total de la mezcla normalmente se fija en el diseño de experimentos, y la de cada componente es proporcional a la cantidad total, además, la proporción no puede variar independientemente como en los diseños factoriales, porque ellas están restringidas a que la suma sea constante (1 o 100%). La forma como se analiza este tipo de diseño es a través de una superficie de respuesta, siendo la que permite encontrar la mezcla óptima. Diversas investigaciones se han orientado al estudio de mezclas con restricciones y variables de proceso (Nikzade, et al., 2012). Los trabajos preliminares sobre este tema, fueron realizados en principio por Thompson y Myers, (1968); Snee (1971); Cornell (1973, 1983, 1986). En la industria de alimentos se aplica desde la década de los setenta, el primer trabajo fue reportado por Henika y Palmer (1976) en mezcla de cereales; Huor, et al., (1981) en pruebas de valoración sensorial, optimizando las proporciones de melón, piña y naranja en un ponche de frutas. Jhonson y Zabick (1981), desarrollaron un diseño de mezclas para construir una superficie de respuesta para estudiar las interacciones entre proteínas de la torta tipo ángel. Khuri y Cornell (1987), reportan aplicaciones para el diseño de edulcorantes donde se involucran variables de proceso para el diseño de un paté, en el cual intervienen las temperaturas y los tiempos de cocción. En la última década, las aplicaciones en la industria de alimentos han crecido significativamente, a tal punto que en casi todas las revistas técnicas en alimentos se reportan aplicaciones con diseño de mezclas, (Kumar, et al., 2010; Kpodo et

al, 2013). En los experimentos con mezclas, los factores son sus componentes o ingredientes, y por lo tanto, sus niveles no son independientes (Mali, et al., 2010; Álvarez 2006; Depypere, et al., 2003). La producción y consumo de mango en Colombia ha permitido posicionar al departamento del Tolima como uno de los principales productores a nivel nacional. La demanda de bebidas refrescantes ha generado un mercado importante. Se distinguen los néctares y jugos de mango con el 27% de participación en el mercado (Salamanca, et al., 2007), gran parte de esta producción se hace sobre variedades criollas. Los cremogenados de fruta son productos generados por la transformación de frutas frescas, susceptibles de fermentación, pero no fermentadas, las cuales se obtienen por molturación, tamizado o ultrahomogenización de la parte comestible de frutas, sin eliminar la fracción acuosa que constituye el zumo. El uso de cremogenados como base para la elaboración de los productos relacionados presenta ventajas definidas respecto a las demandas de los consumidores, quienes prefieren alimentos frescos y con bajo nivel de procesado. Desde el punto de vista tecnológico, se logra el mantenimiento de las características nutricionales y sensoriales iníciales, reduciendo costos y volumen de almacenamiento en productos frescos, contribuyendo así a la disminución de pérdidas en poscosecha, (Salamanca, et al., 2006, 2007; Waldrop y Roos, 2014). En este trabajo se presentan los resultados asociados al diseño y optimización de cremogenados de mango (Mangifera indica L.) a través de sistemas de diseño experimental de mezclas. Materiales y métodos Frutos de mango: Los frutos de mango Hilacha (Mangifera indica. var. Magdalena river), se recolectaron en la localidad de Dindalito (Espinal,Tolima-Colombia: 4°07´59.17´´N y 74°56´15.72´´O), con preclasificación al cultivar. Los frutos de mango recolectados son de color amarillo, tamaño mediano y tienen un peso promedio de 160-250 g. La selección final implicó operaciones de selección, lavado y desinfección. Los frutos usados en el proceso se agruparon bajo el criterio de estado óptimo de madurez para consumo en fresco, seleccionados según el aspecto, el color, el tamaño y el grado de madurez. Yogurt: El producto usado como base láctea en este trabajo se adquirió en un supermercado de cadena, que ha sido elaborado bajo estándares de calidad (Yogurt TapiocaTM), libre de azúcar y aditivos. Caracterizaciones: A los frutos seleccionados se les determinó en el laboratorio el contenido de sólidos

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 16 - 24

solubles (ºBrix), su acidez total y pH como criterio de madurez. Además, se realizaron pruebas físicas para los rendimientos en pulpa y peso. Se aplicaron métodos estandarizados, según las directrices del Manual de métodos analíticos para alimentos de la AOAC (1999), para los parámetros de pH, acidez total (me/kg), conductividad eléctrica (mS/cm). La actividad de agua, se determinó en unidad psicrométrica termoeléctrica Decagon CX2TM (DecagonDevices, Inc., Pullman, WA, USA). La viscosidad fue evaluada en un viscosímetro tipo BrookfieldTM DV-II-Pro, haciendo uso de los sensores de medición LV1, LV2, LV3 y LV4, acoplado al software Reocall 42.4 Rheometer 1 a 40, 70, 140, 180 y 200 rpm., a partir de las curvas se estimó la viscosidad y dilucidaron sus propiedades de plasticidad. Las propiedades cromáticas (CIELab), fueron evaluadas a través de un sistema de análisis de imágenes, haciendo uso del software Munsell™ 7.0.1 2010, operado con iluminante D65 y observador 10°. Las variaciones de los parámetros cromáticos de los cremolácteos elaborados (∆E) fueron determinados conforme a la relación que se indica; ∆L, ∆a* y ∆b* corresponden a las variaciones de los parámetros respecto de la pulpa de mango.

∆Ea,b=[(∆L) +(∆a ) +(∆b ) ] 2

*2 2

1/2

Valoraciones sensoriales: Las distintas formulaciones de cremolácteos de yogurt, mango edulcorados con sacarosa fueron evaluados, usando una escala hedónica para los parámetros de color, viscosidad, aroma, palatabilidad, dulzor y aceptación global, siguiendo criterios de análisis cuantitativo descriptivo (QDA) con la participación de un panel de once jueces previamente entrenados. La escala descriptiva usada fue: Nulo (0), deficiente (1), pobre (2), bueno (3), notable (4) y excelente (5) cuando los atributos sensoriales fueron óptimos. Procesado: Las operaciones básicas para la obtención del cremogenado de fruta se completa con el deshuesado, trituración, inactivación térmica y tamizado, a través de una malla de 0,5 mm. A continuación el proceso se completó con una homogenización y desaireación, para finalmente realizar una pasteurización por 45 segundos a 95 ± 3.0 ºC. El producto se dejó reposar y se enfrió a 25ºC, luego se empacó en bolsas al vacío y dispuso en cadena de frío para su conservación. En la Figura 1, se ilustra el proceso para la obtención de cremogenado de mango, en donde intervienen las condiciones indicadas. Diseño experimental: Los rangos establecidos para los componentes de las mezclas (codificados en composición y fracción de 0 a 1, según rango alto o bajo) se fijaron en % como A: cremogenado de mango (15-30), B: base láctea de yogurt (60-75) y C: sacarosa refinada (10-25). Se usó

el diseño del tipo simplex-lattice con 10 combinaciones entre los factores. Los rangos se fijaron tomando como referencia trabajos previos, en los cuales se realizaron procesos de optimización, buscando mantener las propiedades sensoriales de la fruta y la base láctea de yogurt. Además, Se evaluaron 10 muestras cada una con diferentes composiciones correspondientes al diseño. Recepción materia prima Clasificación Caracterizaciones físicas

Lavado desinfección Hipoclorito 1.50 mg/l

Inspección Grados de madurez Lavado Despulpado Homogenizado

Residuos

Hueso/Cáscara

Cremogenado inicial Tamizado Inactivación térmica Microorganismos

Cremogenado Envasado

Propiedades Fisicoquímicas

Congelado

Figura 1. Diagrama de flujo para la elaboración de cremogenados de mango hilacha. Fuente: Autores.

Mezclas: Las mezclas de los derivados lácteos se realizaron en cada una de las proporciones indicadas a una temperatura de 25°C. Se efectuaron operaciones de pesada y mezcla íntima para los componentes yogurt, azúcar, y finalmente cremogenado de mango usando una mezcladora Oster Hand Mixer portátil de 5 velocidades, 50-60Hz. Cada mezcla se mantuvo a 6.0°C hasta el momento de la evaluación sensorial, que se hizo a 15°C, luego de servido el producto. Las caracterizaciones fisicoquímicas se realizaron en muestras reducidas que se conservaron a 4.0 °C. Evaluaciones estadísticas: En la evaluación final de los parámetros fisicoquímicos y sensoriales generados en cada una de las formulaciones, se evaluó el efecto de cada uno de los componentes sobre las propiedades finales. Los promedios y desviaciones se estimaron a través del software Desing-ExpertTM 7.0. Adicionalmente, se hicieron consideraciones bajo los criterios de superficie de respuesta de los diseños experimentales de mezclas de modelos cuadráticos, conforme a la relación que se indica más abajo y como criterio de optimización. En la proyección de las superficies de respuesta y estimación de la variabilidad de los resultados, se usó el paquete Statistica 10,0 TM conforme

G. Salamanca, L. Reyes, M. Osorio, N. Arias: Diseño experimental de mezclas como herramienta para la optimización de cremolácteos de mango

a los criterios de la literatura (Bouffier, et al., 2014; Nikzade, et al., 2012; Mathews, 2005; Álvarez, et al., 2006).

∑β x +∑∑β x x +ε

y=βo+∑βixi+ K

i=1

ii i

i<j

ij i ij

Resultados y discusión La variedad de mango hilacha usada en el estudio presentó un color amarillo con un peso entre 0,177 a 0,202 Kg con un volumen promedio de 220 mL. El pH del producto fue de 4,46 ± 0,47 y una acidez en su estado óptimo de consumo de 0,320 g por 100g como ácido málico. Los sólidos solubles totales alcanzaron los 14,0 ± 0,12 g/100g de pulpa. El color (CIELab) para la luminancia fue de 80 ± 3,12, los valores de cromaticidad rojo/verde y amarillo/ azul (a*, b*) fueron del orden de -9,50 ± 1,76 y 80,7 ± 1,20, respectivamente. Los valores de la cromaticidad fueron 81,3 ± 1,44, pero en la elaboración de los cremogenados estos valores cambian con la adición de la base láctea de yogurt. En la preparación de los cremogenados de mango se observó un rendimiento del 67,2 g por 100 g de fruta. Los principales residuos son cáscaras y hueso. La pulpa presenta una ligera reducción del pH a 4,24 ± 0,12; la acidez fue del orden de 77,3 ± 0,20meq/Kg (0,52 por 100 g, como ácido málico y 15,4°Brix. La actividad de agua (aw) fue de 0,901. La viscosidad del producto a las condiciones establecidas en la metodología fueron del orden de 3793 ± 1,60 (40), 2721 ± 5,60 (70), 1778 ± 3,50 (140), 1405 ± 2,10 (180) y 1280 ± 2,10 (200) cP.

Las propiedades sensoriales del producto en términos de color, aroma y sabor se mantienen prácticamente invariables respecto de la fruta sin procesar. En las formulaciones del diseño de mezclas, las propiedades fisicoquímicas varían conforme a la proporción de los componentes mayoritarios. El análisis de varianza del pH no presentó diferencias estadísticas significativas al 95% (Pv 0,8857) respecto del componte mango, yogurt y sacarosa (Pv 0,773) y (Pv 0,593), respectivamente. El parámetro varía entre 3,88 ± 0,10 y 4,06 ± 0,21, a 25ºC. En este mismo orden, las diferencias entre los promedios de cada uno de las formulaciones para la relación mango-acidez presentó diferencias significativas (Pv< 0,005), para sacarosa-acidez (Pv 0,004) y yogurt-acidez (Pv 0,471). La acidez total osciló entre 59,8 ± 1,14 y 92,0 ± 1,42 meq/kg de cremogenado. En la Tabla 1, se relacionan los valores medios observados para el pH y la acidez de las formulaciones evaluadas y en la Figura 2, se relacionan las superficies de respuesta de las variables de pH y acidez en relación a los componentes de los cremolácteos a base de mango. La gravedad específica a 20 ºC de estos cremolácteos osciló entre 1,442 y 1,445. El pH de los productos elaborados como formulaciones es dependiente de la base láctea y del cremogenado utilizado.

Tabla 1: Valores de los promedios y desviación estándar por efecto de los componentes sobre la acidez y el pH de cremolácteos de mango

pH (±ds)

Acidez (±ds)

A: Mango

Componentes B: Yogurt

C: Azúcar

25ºC

meq/kg

20,0 30,0 15,0 15,0 15,0 22,5 22,5 25,0 0,18

65,0 60,0 67,5 75,0 60,0 67,5 60,0 62,5 70,0

15,0 10,0 17,5 10,0 25,0 10,0 17,5 12,5 12,5

3,88 (0,10) 3,99 (0,12) 4,06 (0,21) 4,00 (0,17) 3,97 (0,14) 3,99 (0,16) 3,97 (0,16) 3,99 (0,14) 4,01 (0,15)

77,8 (1,40) 74,0 (0,78) 67,7 (1,21) 76,5 (0,27) 59,8 (1,14) 76,2 (1,23) 87,0 (1,90) 92,0 (1,42) 74,0 (1,13)

17,5

62,5

20,0

3,97 (0,16)

70,5 (1,36)

Fuente: Autores.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 16 - 24

Figura 2. Superficies de respuesta de las variables de pH y acidez en relación a los componentes de los cremolácteos a base de mango. Fuente: Autores.

Las interacciones entre los niveles de los componentes fue significativa. Este comportamiento se observó en el caso de la acidez (Tabla 2). Las propiedades cromáticas de los alimentos se consolidaron como parámetros de calidad, y con frecuencia son considerados en el estudio y desarrollo de nuevos productos. La luminancia de las formulaciones tuvo una variación entre 60,0 ± 0,12) y 61,9 ± 0,12, y los parámetros de cromaticidad rojo/verde

entre (-19,3 ± 2,21) y ( -16,3 ± 1,14); la cromaticidad amarillo/azul por su parte varió entre 41,6 ± 3,21 y 54,2 ± 1,17. La proporción de cremogenado incrementó los tonos de amarillo y por ello se presentaron diferencias estadísticas significativas entre los promedios de las formulaciones respecto de las adiciones de mango (Pv< 0,005).

Tabla 2: Coeficientes asociados a los parámetros de pH y acidez en relación al efecto de los componentes usados en las formulaciones.

Coeficientes

pH (25ºC)

Acidez total (meq/kg)

A (xi)-B (yi)

A (xi)-C (yi)

B (xi)-C (yi)

A (xi)-B (yi)

A (xi)-C (yi)

B (xi)-C (yi)

ßo

1,076

4,108

8,837

-364,4

131,3

-411,1

ß1xi

-1,008

-2,588

-12,04

3660

-202,6

882,2

ß2yi

9,047

2,984

-16,53

248,9

-742,6

3753

ß3xi2

8,772

7,317

-3707

-339,7

-339,8

ß4xiyi

-4,561

-7,470

22,10

-3120

3614

-4293

ß5yi2

-0,616

-6,015

8,772

246,9

-3707

A: Mango. B: Yogurt C: Sacarosa. xi y yi : Componentes Fuente: Autores.

En la Tabla 3, se recogen los valores de los parámetros de color, y en la Figura 3, se muestran los perfiles de las relaciones de color y cromaticidad amarillo/azul en

función de las proporciones de cremogenado de mango, y la cromaticidad rojo/verde y amarillo/azul en las formulaciones de base láctea enriquecidas con mango.

G. Salamanca, L. Reyes, M. Osorio, N. Arias: Diseño experimental de mezclas como herramienta para la optimización de cremolácteos de mango

Figura 3. Superficies de respuesta de los parámetros de cromaticidad amarillo/azul y rojo/verde en función de la base láctea y el cremogenado de fruta. Fuente: Autores. Tabla 3: Valores de los promedios y desviación estándar por efecto de los componentes sobre las propiedades cromáticas de cremolácteos de mango

Cromaticidad

Componentes Fruta de mango hilacha: Pulpa

L(±ds)

a*(±ds)

b*(±ds)

80,0 (0,12)

-9,5 (0,22)

80,7(3,70)

A: Mango

B: Yogurt

C: Azúcar

L (±ds)

a* (±ds)

b* (±ds)

0,200

0,650

0,150

60,8 (0,14)

-18,4 (1,10)

49,0 (2,54)

38,1

0,300

0,600

0,100

60,1 (0,13)

-16,3(1,21)

55,1 (2,47)

33,2

0,150

0,675

0,175

60,4 (0,10)

-16,3 (1,14)

44,0 (2,64)

42,2

0,150

0,750

0,100

61,8 (0,11)

-19,3 (2,21)

41,6 (3,21)

44,2

0,150

0,600

0,250

60,0 (0,12)

-18,6 (2,01)

50,6 (2,22)

37,3

0,225

0,675

0,100

60,1 (0,12)

-17,0 (2,21)

47,8 (3,07)

39,2

0,225

0,600

0,175

60,1 (0,11)

-17,9(1,10)

54,2 (1,17)

34,2

0,250

0,625

0,125

60,2 (0,09)

-17,7 (1,23)

48,6 (2,27)

38,6

0,175

0,700

0,125

61,9 (0,12)

-18,4(2,08)

41,1 (1,67)

44,4

0,175

0,625

0,200

60,0 (0,12)

-17,4(1,16)

46,4 (2,22)

40,5

∆E= Cambio de color respecto de la fruta no procesada. Fuente: Autores.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 16 - 24

Las evaluaciones hedónicas de los atributos sensoriales de color y palatabilidad se ajustan a modelo cuadrático muy significativas (Pv 0,0149) y (Pv 0,0128) respectivamente. Los parámetros de aroma y viscosidad se ajustan a modelos lineales, (Pv 0,170). Los panelistas perciben el efecto del cremogenado en cada una de las formulaciones. La base láctea se comporta como un sustrato apropiado que retiene los componentes de la fruta, que se hacen más volátiles conforme aumenta la fracción de sacarosa en los cremolácteos, como se deduce de los coeficientes de B(xi)-C(yi) en el término b1xi (Tabla 4). El color, por su parte, se deriva de las adiciones de fruta, y la tonalidad final está influenciada por la cantidad de sacarosa adicionada. La palatabilidad

es percibida según las proporciones de yogurt-mango y mango-azúcar, y la viscosidad es percibida como una función lineal de los componentes. La Figura 4, ilustra las superficies de respuesta para el aroma, color, palatabilidad y viscosidad de los cremolácteos elaborados con mango. Los valores óptimos de las formulaciones analizadas y que son percibidas con atributos sensoriales deseables, corresponden de la siguiente manera: 20 g de cremogenado de mango, 65 g de base de yogurt y 15 g de sacarosa por 100 g de cremolácteo. El pH óptimo observado en estos productos fue de 3,97 y su acidez de 98,8 meq kg-1, los sólidos solubles del orden de 17,0 a 19,6 como máximo.

Tabla 4: Coeficientes de los modelos de superficie de respuesta de los atributos sensoriales de cremolácteos a base de mango y base de yogurt

Coeficientes

Aroma

Color

A (xi)-B (yi)

A (xi)-C (yi)

B (xi),C (yi)

6,231

-11,05

-122,1

b1xi

103,7

120,9

b2yi

-51,85

b3xi2

A (xi) -A (xi) -B (yi)

B (xi)-C(yi)

3,824

-5,828

-77,80

343,2

68,81

78,47

222,3

-17,28

360,5

-28,95

-9,652

231,9

-232,0

-150,3

-150,4

b4xiyi

34,56

-498,7

19,30

-320,1

b5yi2

34,56

-232,1

19,30

-150,4

Coeficientes

A (xi) -B (yi)

Palatabilidad

Viscosidad

A (xi)-B (yi)

A (xi)-C (yi)

-63,95

-7,612

2,892

-4,033

-1,811

20,41

b1xi

106,8

50,50

29,45

24,44

22,22

-22,22

b2yi

169,0

56,34

-26,90

2,222

-24,44

b3xi2

-39,9

-39,95

b4xiyi

-112,7

32,77

b5yi2

-112,7

-39,95

Fuente: Autores

B (xi)-C (yi)

A (xi)-B (yi)

A (xi)-C (yi)

B (xi)-C (yi)

G. Salamanca, L. Reyes, M. Osorio, N. Arias: Diseño experimental de mezclas como herramienta para la optimización de cremolácteos de mango

Figura 4. Representación de los modelos de superficie y proyección de las superficies de contorno de las propiedades sensoriales de aroma, color palatabilidad y viscosidad. Fuente: Autores.

Conclusiones Este trabajo permitió implementar un sistema de procesado para la obtención de cremogenados de mango, usando frutas al límite de su estado de madurez fisiológica, con buena aptitud para el procesado, hasta lograr una pulpa refinada y estabilizada térmicamente. Se ha planteado el uso e integración de matrices alimentarias convencionales en el desarrollo y optimización de nuevos productos, tomando como referencia el diseño experimental de mezclas, que permitan la optimización de formulaciones a través de valoraciones fisicoquímicas y atributos sensoriales. Agradecimientos Los autores expresan su gratitud al grupo interdisciplinario de investigaciones Mellitopalinológicas y propiedades fisicoquímicas de alimentos de la Universidad del Tolima, por la acogida e iniciativas para el desarrollo de la investigación. A los evaluadores del artículo

y colaboradores de la Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales, por las observaciones, sugerencias y recomendaciones al documento final durante el proceso de arbitraje. Referencias Álvarez, L. R. (2006). Superficies de respuesta en la optimización de procesos de interés agroalimentario. Propiedades Fisicoquímicas y sistemas de procesado: Productos hortofrutícolas en el desarrollo agroalimentario. Universidad del Tolima. CCI. Investigaciones. AOAC International. (1999). Official Methods of Analysis, 16th edition. Maryland. USA. Bouffier, A., Arnold, J., Schuttler, B. (2014). A mine alternative to D-Optimal Desing for the linear model. PLOS ONE, (10)e110234,1-13. Braco, I. G., Gasparetto, C. A. (2003). Aplicação da

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 16 - 24

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Diseño de un esquema de compensación por servicios ambientales para la cuenca del río Meléndez en el Municipio de Santiago de Cali, Colombia Design of a compensation scheme for environmental services for the basin of the Melendez River in the municipality of Cali, Colombia Ángela María Salazar Mancipe1 Recibido: 20-04-2015 Aceptado: 26-11-2015

Resumen

Abstract

La compensación por servicios ambientales –CSAH se utilizó como herramienta para solucionar o mitigar las variaciones de los caudales del río Meléndez, ocasionadas por el deterioro de la cobertura boscosa en la parte alta y media de la cuenca. El objetivo del estudio fue desarrollar una fórmula para definir el valor a compensar a los propietarios y poseedores de zonas de interés, en función de los atributos y características ambientales de los predios. Mediante la aplicación de una fórmula matemática se determinó el valor a compensar por los servicios ambientales por hectárea, a partir de la estimación de un precio base y en función de las condiciones ideales de los predios, para garantizar la regulación hídrica: a) presencia de quebradas, b) existencia de franja de protección, c) presencia de fuentes de agua, d) condiciones del suelo, e) sistemas productivos. El valor a compensar por año se encuentra entre un mínimo de $367.748 y un máximo de $735.496 (precios de 2015), que equivale al costo de oportunidad estimado en función de los cuatro principales cultivos en la parte alta y media de la cuenca. Estos resultados enfatizan la viabilidad de hacer de la compensación por servicios ambientales, un ejercicio que garantice la conservación de las cuencas que abastecen de agua a la población, aguas abajo. Palabras clave: servicios ambientales; agua; caudal; regulación; cuenca.

CSAH - compensation for environmental services was used as a tool to solve or mitigate changes in the flow rates of the Melendez river, caused by the deterioration of forest cover in the upper middle part of the basin. The aim of this study was to develop a formula to set the value to compensate the owners and holders, depending on the attributes and environmental characteristics of the premises. By applying a mathematical formula the value determined to compensate for environmental services per hectare from the estimate of a base price and according to the ideal conditions of the premises to ensure water regulation: a) presence of streams b) existence of a buffer zone, c) presence of water sources, d) soil conditions, e) production systems. The offset value per year is between a minimum of $367,748 and a maximum of $735,496 (2015 prices), equal to the cost of opportunity estimated based on the four main crops in the upper and middle basin. These results emphasize the feasibility of compensation for environmental services, an exercise that will ensure conservation of watersheds that supply water to the population downstream. Keywords: environmental services; water; flow; regulation; basin; buffer zone.

1. Colombiana. Maestría en Educación ambiental y desarrollo sostenible, docente Facultad de Ciencias Económicas y Administrativas. Universidad de San Buenaventura – Seccional Cali,Colombia. Correo electrónico: amsalazar2@usbcali.edu.co

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 25 - 40

INTRODUCCIÓN La situación actual de la cuenca del río Meléndez, localizada en el municipio de Santiago de Cali, es la muestra de lo que le sucede a la mayor parte de los ecosistemas estratégicos y áreas de valor ambiental en Colombia, donde las transformaciones del paisaje se asocian con el progreso y hay una pérdida de los servicios ambientales, que unido a la subsistencia, las actividades productivas y las mismas limitaciones de la política pública, ponen en riesgo la estabilidad de estas áreas de alto valor ambiental (Márquez,2003). Esta cuenca en particular presenta una oferta ecosistémica importante; abastece de agua a una parte de la ciudad que, desde la economía ambiental, pueden ser calificados como externalidades positivas asociadas a los usos del suelo y las diversas prácticas desarrolladas en la parte alta y media de la cuenca, esta situación contrasta con el conflicto de intereses que existe entre los campesinos, los usuarios del agua, los ambientalistas y las entidades del Estado, porque ven el “valor” de la cuenca, de acuerdo con sus expectativas y usos tradicionales, y que se presenta, principalmente, por la declaración de la parte alta de la cuenca como área de Parque Nacional Natural, que limita los usos productivos, haciendo que para los ambientalistas y entidades del Estado sea insuficiente, y para los habitantes tradicionales de estas áreas sea calificada la medida como exagerada. Quien al final se afecta por esta diferencia es el río Meléndez y se evidencia en las variaciones de los caudales mínimos y máximos, en un rango que se amplía cada año, según las estadísticas revisadas. En la cuenca existen una serie de funciones ecosistémicas relacionadas con el bosque y la cobertura vegetal que tienden a cambiar por factores asociados al cambio climático o por la acción antrópica, generando como consecuencia una alteración de la capacidad para proveer servicios y de las mismas relaciones entre los factores ecológicos, económicos y socioculturales. Estas relaciones se evidencian con los cambios en el paisaje, no solo en el espacio, sino en el tiempo. En general, se encuentra que los servicios ambientales del bosque están resumidos en tres grandes funciones, como son la regulación de la oferta, la regulación de los caudales extremos y la retención de suelos, con una serie de beneficios identificados (Villegas, 2011). El pago por Servicios Ambientales (PSA) es una propuesta que busca compensar esas externalidades positivas a las personas que las generan, por parte de los beneficiarios, que en este caso es la sociedad que recibe esos servicios ambientales. En el mundo, el esquema de PSA es relativamente nuevo al funcionar desde finales de

la década de los noventa, y sus experiencias en el mundo se encuentran en diferentes fases (UNÍSFERA, 2004). En Colombia, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible elaboró en el año 2012, a través de la Oficina de Negocios Verdes y Sostenibles, una Guía Metodológica para el Diseño e Implementación del Incentivo Económico de Pago por Servicios Ambientales, que parte del establecimiento de los servicios ambientales a reconocer, de un marco legal y metodológico que busca apoyar el establecimiento de un monto a pagar en función del costo de oportunidad del suelo y de la estimación de los costos de las intervenciones para el manejo del paisaje, con unas variables que requieren ajustes para cada caso particular. Estos esquemas de pago requieren de todos modos una adaptación a las condiciones del territorio donde serán aplicados, con el fin de lograr un resultado positivo y una mejora en las condiciones del recurso protegido y conservando, como menciona “la capacidad de proveer los servicios directos: satisfacción de necesidades, productividad, equilibrio natural, asimilación, relaciones sociales, prevención de riesgos” (Márquez, 2003, 92-95). Los mecanismos de CSAH pueden verse entonces como una alternativa para el cubrimiento de los costos de prevención de riesgos asociados con la pérdida de la biodiversidad y productividad del suelo, inundaciones, sequías, mayor severidad de los efectos asociados con el cambio climático, entre otros, a partir de desarrollar un modelo que le dé una oportunidad de uso al suelo, más allá de las opciones de extracción y de expansión de la frontera agrícola, reconociendo la importancia de brindarle a los campesinos y habitantes de las cuencas una mejor calidad de vida, y contemplando variables económicas como la generación digna de ingresos, para retribuir así el favor hecho al resto de beneficiarios de los bienes ambientales. El objetivo de este ejercicio es proponer un modelo ajustado a las variables y condiciones existentes en la cuenca del río Meléndez para estimar el valor a compensar por los servicios ambientales asociados con la regulación hídrica, como una estrategia de conservación y uso del suelo, más allá de los usos tradicionales que ponen en riesgo la estabilidad de la cuenca y la disponibilidad de agua en el futuro; para esto se tomó como referencia información secundaria de estudios realizados hasta la fecha, el aporte de profesionales en biología y ecología, y las expectativas de las personas interesadas en conservar la cuenca. Según los estudios revisados, es posible reducir las probabilidades de ocurrencia de riesgos asociados con el factor hídrico de esta importante cuenca para la ciudad de Santiago de Cali y para la región. Este ejercicio se plantea como una propuesta de compensación, más que

A. Salazar: Diseño de un esquema de compensación por servicios ambientales para la cuenca del río Meléndez en el municipio de Santiago de Cali, Colombia

de pago, por las connotaciones sociales que plantea este término entre las personas beneficiarias en el modelo, teniendo en cuenta que el “pago” establece unos compromisos desde lo económico y jurídico a cambio de un servicio, mientras que la compensación se concibe dentro del modelo como un estímulo a las acciones que realizan los habitantes de la cuenca para su conservación, como contribución a la reducción de la pobreza, al ser este fenómeno un elemento que incide en el deterioro del ecosistema (Wunder y Sven, 2005). Los resultados de este documento formaron parte del componente económico de un estudio realizado en el período diciembre-abril de 2015 para la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca CVC, por la Corporación para la Gestión Ambiental Biodiversa, y el Fondo para la Biodiversidad y Áreas Protegidas Patrimonio Natural. METODOLOGÍA El estudio se realizó en la parte alta y media de la cuenca del río Meléndez, localizada en el municipio de Santiago de Cali, Colombia. Este río nace en la vertiente oriental de la Cordillera Occidental, en el sector La Corea a la altura de 2800 msnm, arriba del corregimiento de La Buitrera; es uno de los tributarios del río Cauca y desde el punto de vista territorial ostenta como característica especial, la presencia de tres autoridades ambientales: el Departamento Administrativo de Gestión del Medio Ambiente DAGMA, en su parte baja; la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca CVC, en su parte media; y la Unidad de Parques Nacionales Naturales UAESPNN, en su parte alta (DAGMA, 2014). Abastece de agua potable a 450 mil habitantes de la zona urbana a través del acueducto La Reforma, administrado por las Empresas Municipales de Cali EMCALI (EMCALI, 2013). La Corporación Biodiversa, con Patrimonio Natural y la CVC, realizaron a inicios de 2015 un análisis de los elementos que inciden en el deterioro de la cuenca del río Meléndez, encontrando que en sus partes alta y media se presenta un crecimiento preocupante de los asentamientos humanos y de actividades no compatibles con las características del suelo. En este estudio se estimó del modelo ACUAANDES que se requiere recuperar un mínimo de 750 hectáreas para mejorar las condiciones de regulación hídrica del suelo. (ACUAANDES, 2015). La economía tradicional y la misma economía ambiental conciben la naturaleza como una fuente de recursos que aprovechados de forma racional contribuyen al crecimiento económico, es así como el medio ambiente

para la economía es definido como la sumatoria de los recursos naturales y los servicios ambientales (Martínez, 1998). En este proceso de estimación de los aportes a la economía regional es importante resaltar cómo las herramientas económicas se han ajustado a la disponibilidad de información de carácter ecológico para encontrar precios, lo más cercano al mercado, con el fin de estimar una cifra de referencia sobre el valor social. El modelo propuesto para el río Meléndez se basó en la preocupación por conservar el medio ambiente a partir de alternativas para garantizar la protección de los ecosistemas soportados en modelos menos representados en gastos de protección, y más inclinados hacia la inversión en conservación. En este sentido, entidades como el Fondo Mundial para la Naturaleza, El Banco Mundial, la UICN, universidades y centros de investigación, entre otros, han planteado los pagos y las compensaciones por servicios ambientales como el medio para lograr un pacto entre lo urbano y lo rural, donde las ciudades y las personas reconocen y pagan por la sostenibilidad ambiental como un modelo que integra la experimentación, el conocimiento, la descentralización en la gestión de los ecosistemas, el desarrollo de alternativas de apoyo, como la asistencia técnica y la aplicación de un modelo educativo que incida positivamente en el cambio de comportamiento de todos. En general, representan una oportunidad y una efectividad para la conservación y la protección al tener la propiedad de ser adaptados a las características específicas que presenta el área o bien ambiental a proteger, y facilitan la integración en el proceso de la conservación a las actividades agrícolas y la sostenibilidad económica de los que, viviendo de la tierra, no conocen otras alternativas para generar ingresos sobre la misma, más allá de su aprovechamiento insostenible en la mayoría de los casos, tomándolos en cuenta a la hora de decidir sobre el uso del suelo (UICN, 2010). Considerando que, para la estimación del valor de los servicios ambientales de esta cuenca es necesario determinar las variables asociadas con la variación del caudal, se seleccionó como función o servicio ambiental la regulación hídrica, relacionada por Villegas (2011) como “regulación de caudales extremos (máximos y mínimos)”, calificados como un resultado del efecto de la cobertura vegetal en la escorrentía superficial reflejada en la regulación de los caudales máximos y mínimos, como un indicador del estado de la cuenca en cuanto a su cobertura y protección. Ahora bien, como otro beneficio indirecto se encuentra la estabilidad de los suelos y el cambio de las condiciones físicas del mismo que incide positivamente en la capacidad de retención o de regulación del agua que se libera en períodos de verano. Este servicio ambiental se seleccionó como resultado de la revisión de los problemas y condiciones generales

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 25 - 40

de la cuenca, donde la calidad del agua aún no es un tema de impacto negativo, sin embargo, los resultados indicaron que por la topografía y condiciones del suelo, es la regulación del caudal un servicio ambiental que día a día aparece, siendo más vulnerable y en riesgo de pérdida de las funciones ecosistémicas, como lo es el comportamiento de los caudales, especialmente durante los últimos años (Lamprea, 2011). Para revisar con más precisión lo planteado sobre la variación del caudal se consultó información en Unidad Estratégica del Negocio Acueducto y Alcantarillado de las Empresas Municipales de Cali, sobre los caudales históricos del río Meléndez para el período 2009-2015 (Datos hasta el 28 de febrero de 2015), donde se presentó como aspecto importante una evidencia en la variación de los caudales, incluso, durante los mismos días del mes (Gráfico 1). En este período se registraron caudales máximos de hasta 8000 l/s, y caudales mínimos de 213 l/s, lo cual indicó que en algunos de esos días se presentaron riesgos de desabastecimiento de agua, en caso que no existiera la planta de potabilización, cumpliendo con las funciones

de regulación para garantizar el servicio de acueducto en una parte de la ciudad. En contraste con esta situación, se observó que el caudal que más se registró como moda fue de 3000 l/s, sin embargo, los caudales máximos presentaron una tendencia hacia el aumento en el período analizado de 6 años, lo cual evidenció que existen situaciones que están afectando no solo a la cuenca, sino a la misma capacidad de retención, dando como resultado unos caudales que representan una cantidad de agua no captada y que se pierde de la cuenca; todo esto se vio reflejado en la tendencia de los caudales máximos que pasaron de un promedio de 2500 l/s en 2009 a 3000 l/s en febrero de 2015, con una pendiente positiva. Al analizar la línea de tendencia de los datos representados en el Gráfico 1, se encontró que el modelo que más se ajusta a interpretar el comportamiento de los caudales máximos es de carácter logarítmico, arrojando un R2 de 0,0048, lo que mostró que los datos son altamente dispersos y demasiado variables de un mes a otro como para hacer estimaciones del comportamiento futuro de los caudales.

Gráfico 1. Río Meléndez. Comportamiento y tendencia de los caudales máximos, mínimos y promedio. Período Enero 2009 – Febrero 2015. Fuente: Autores, con base en información de EMCALI. Gerencia Unidad Estratégica de Negocio Acueducto y Alcantarillado. Dirección de Agua Potable. Departamento de Producción. Planta de La Reforma.

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EMCALI, en su informe COP 2012 para el año 2012, manifestó que la planta La Reforma tuvo una capacidad instalada de 1.0 m3/s y su producción promedio de 0.45 m3/s (COP, 2013). Se resalta la diferencia entre la capacidad instalada y la producción, teniendo en cuenta que la zona sur occidental de la ciudad de Cali viene presentando un crecimiento acelerado con el desarrollo de soluciones de vivienda de interés prioritario y de estratos bajos. En esta información también se estimó que EMCALI tiene seguridad en el abastecimiento de agua hasta el año 2038, lo cual indicó que la ciudad de Cali tiene solo 23 años de agua segura, de acuerdo con las condiciones actuales de las cuencas. Autoridades ambientales como el DAGMA, junto con la Universidad ICESI, analizaron los comportamientos estacionales de los caudales máximos, medios y mínimos, encontrando una variación significativa durante los meses del año en un período de 20 años, siendo el más crítico el mes de agosto (DAGMA, 2010), todo esto permitió establecer que, uno de los problemas significativos de esta cuenca es la variación de los caudales durante el año, y que posiblemente tiene sus orígenes en situaciones asociadas con las condiciones de la misma cuenca en sus partes alta y media, que podrían representar en el mediano plazo problemas para el abastecimiento de una parte de la ciudad de Cali que viene mostrando un crecimiento significativo. El pago actual por los servicios ambientales que brinda la cuenca del río Meléndez. Se encontró que el usuario más significativo del recurso hídrico de la cuenca del río Meléndez es EMCALI, quien demanda un promedio de 450 l/s para el abastecimiento de agua al sur occidente del municipio de Santiago de Cali. Esta empresa funciona cumpliendo con las obligaciones legales y ambientales que la ley nacional establece, entre las que se destaca el pago por el uso del agua, incluida dentro de la tarifa de acueducto como “Costo Medio Unitario Tasa de Uso”, la cual fue establecida para el año 2015 en $1,84 m3 (EMCALI, 2015). Este “precio” por el agua como un recurso natural se fija en función a fórmulas que están por fuera de las consideraciones de carácter ambiental que deberían incluirse en la determinación de un precio por uso del agua, que involucre todas sus relaciones. Además, se tomó esta tasa de uso como un precio base para estimar el pago por el uso de un recurso natural no renovable, y se encontró que EMCALI paga por el derecho de usar y tratar el agua un valor de $26’111.808, a precio de 2015, resultado de multiplicar el caudal concesionado por la autoridad ambiental por el valor de la tasa por uso. En contraste con esta cifra se encontró que ese caudal de 450 l/s, solo valorado a la tarifa de consumo para

el estrato 4, sin cargo fijo ($1,415,22), representó unos ingresos para la empresa de $20,083,670,064 anuales, siendo el pago por el uso del recurso apenas el 0,13% (EMCALI, 2015). Al tomar el valor pagado por tasa de uso como un dato de referencia para la compensación del esfuerzo que hace la naturaleza y la sociedad por mantener la oferta de agua para el consumo humano, se determinó inicialmente que esos 26 millones de pesos son insuficientes para realizar obras y actividades que garanticen las condiciones requeridas en la cuenca que aseguren el abastecimiento de agua en los próximos años. La estimación del valor económico del servicio ambiental a compensar. Teniendo en cuenta la estrecha relación que existe entre todos los elementos que integran un ecosistema, involucrando la población humana, así como la meta de recuperar 750 hectáreas para mejorar la regulación hídrica, se desarrolló un modelo que representara los servicios ambientales o contribución del ecosistema a la economía y al bienestar, evidenciados a través de variables que reflejen las condiciones actuales o el estado de los mismos, que pueden representar amenaza o cambios en sus características (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2012). Para representar esta contribución del ecosistema a la economía y sus servicios ambientales a partir del planteamiento de un modelo, se tomó como referencia el concepto de “paisaje” de Andrés Etter, quien plantea como pertinente valorar los atributos de la naturaleza a través de una relación lineal para representar los elementos que componen el ambiente para valorar los servicios ambientales de la cuenca (1991, 58-61). En este sentido, el valor económico del servicio ambiental estimado a través de la evaluación de su contribución a la economía y sus condiciones de calidad, se realizó aplicando una fórmula que incluye los componentes que inciden en la regulación hídrica, utilizando un precio base como una aproximación a los precios de mercado, de acuerdo con la información disponible. La selección de las variables para el establecimiento de la fórmula de cálculo de los montos y valores a compensar por los servicios ambientales, se realizó en función del mismo servicio determinado, es decir, que en el caso de los servicios ambientales asociados con el agua, fueron analizados los aspectos y variables que indicen en la regulación hídrica. Estas variables tienden a cambiar, de acuerdo con sus particularidades en cada ejercicio desarrollado para las cuencas.

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Uno de los aspectos a tener en cuenta en el modelo, fue la posibilidad de incidir en la renuncia, por parte de los propietarios de predios en la parte alta y media de la cuenca del río Meléndez, a las actividades que no son compatibles o adecuadas para garantizar las condiciones del suelo y del bosque mediante la asignación de un reconocimiento económico que compense el sacrificio que implica desistir de las actividades agrícolas en estos predios, reconociendo que muchos de ellos se encuentran localizados en áreas por encima de la cota para ser calificados como Áreas de Parques Nacionales; esto en términos económicos se conoce como el “costo de oportunidad”. Lo que se buscó es precisamente determinar una cifra que hiciera sus equivalentes de costo de oportunidad, que fuera lo suficientemente atractiva para modificar su decisión de cambiar el uso del suelo, pasando de la agricultura o la ganadería a la conservación de bosque, con la garantía de que el proceso sucesional se cumpla, es decir, que se permita una vegetación espontánea y un manejo con apoyo técnico que garantice pasar a un estado de bosque en el mediano plazo. Se obtuvo entonces la lista de primeros componentes de esta relación: el valor del incentivo, como resultado de sumar las variables que inciden en la regulación hídrica como un servicio ambiental en el río Meléndez. Se estableció como primera relación que el servicio ambiental de la regulación hídrica (SAH) se provee por una serie de personas que, en calidad de poseedores o propietarios, han dividido y organizado la cuenca; por lo tanto, es el resultado de la sumatoria de los servicios estimados en los predios que comprenden la parte alta y media de la cuenca del río Meléndez:

SAH = ΣSA1…n

Teniendo en cuenta que se propone realizar una compensación, más no el pago en dinero de estos servicios, se asumió como supuesto que los incentivos de compensación propuestos son una aproximación al valor de la CSAH:

SAH ~ CSAH

Se mantuvo entonces la CSAH de la zona de estudio del río Meléndez, como resultado de la sumatoria de la compensación de los servicios ambientales de los predios que integran la cuenca en sus partes alta y media:

CSAH = ΣCSA1…n

Donde: CSAH= Valor del servicio ambiental asociado al recurso hídrico en la cuenca alta y media del río Meléndez. CSAHn= Valor de la CSAH en el predio n. Teniendo definido el precio mínimo por predio vinculado al proceso de estimación de CSAH, se construyó inicialmente un modelo de referencia que tiene la siguiente expresión algebraica: CSAHn= P * (ΣnXiVi) Donde: Xi=

Coeficiente de la variable Vi que indica la participación sobre el total de variables n. Vi= Variable relacionada con el servicio ambiental i para el predio n.

Las variables que hacen referencia a los servicios ambientales, y que se relacionan en la Tabla 1, se seleccionaron como resultado de un ejercicio en el que participaron profesionales de disciplinas como la biología y la ecología, habitantes de la cuenca y funcionarios de la CVC, y que a su vez se compilaron bajo la condición de ser fáciles de recolectar, de evidenciar y de estimar. Para la propuesta de modelo de compensación se seleccionaron variables asociadas a la función de regulación hídrica que se verifican en cada uno de los predios, y que a su vez se constituyen en elementos que motiven a su mejora al reflejarse en una mayor cantidad a compensar, sea en dinero o en especie: a) a la topografía; b) relacionadas con la forma del lote o predio; c) relacionadas con el uso o características del mismo (Biodiversa y Patrimonio Natural, 2015). Las variables escogidas fueron de tipo discretas con un máximo de tres valores. Como la compensación buscó motivar el cambio de prácticas productivas que mejoren en el tiempo el servicio ambiental que se está reconociendo y conservando, entre las variables seleccionadas la erosión es la única para la que se contempló la posibilidad de presentar un valor negativo, con el fin de incentivar acciones por cuenta de los propietarios o poseedores, en caso que esas actividades sean un reflejo de malas prácticas tradicionales de aprovechamiento del suelo.

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Tabla 1: Variables y coeficientes para la estimación de CSAH en la cuenca del río Meléndez

Variable Vi BPORCENn

Nombre

Características

Porcentaje de bosque natural y Se define como el porcentaje del área del predio que se plantado en el predio n. encuentra en bosque primario o secundario a partir de la siguiente relación: Bporcentt = (Btotalt / Áreat) Donde. BPORCENt = 0,0 si el porcentaje del bosque es menor al 20%. BPORCENt = 0,5 si el porcentaje de bosque está entre 21% – 50%.

FAGUAn

BPORCENt = 1,0 si el porcentaje de bosque es de más del 50%. Presencia de quebradas o fuentes Muestra la preocupación por el propietario u ocupante de agua con franja de protección. por mantener la franja protectora (FP) de las quebradas y fuentes hídricas en buenas condiciones, de acuerdo con lo establecido por la norma. FAGUAt = 2 si FP > 30 M. FAGUAt = 1 si FP = 30 M.

FPORCENn

FAGUAt = 0.5 si FP 10-30 M. Continuidad de la franja Representa el porcentaje de continuidad de la franja protectora de las fuentes de agua protectora (FP), de acuerdo con lo establecido con en el predio. la norma. Es una variable dicotómica, que arroja los siguientes valores: FPORCENn = 1 si %FP = 100

AGUAn

FPORCENn = 0 si % FP < 100

Presencia de nacimientos de Representa la presencia de nacimientos de agua agua protegidos. con cobertura y cerramiento como un indicador de la preocupación por la protección y conservación del agua. Se califica como una variable que arroja los siguientes valores, de acuerdo con la existencia de cobertura y de un cerramiento, así: AGUAt = 1 si existe cobertura y cerramiento simultáneamente. AGUAt = 0,5 si existe cobertura o cerramiento. Uno de los dos. AGUAt = 0 si no existen cobertura o cerramiento.

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Variable Vi AGUANPn

Nombre

Características

Protección de drenajes Representa la presencia de drenajes naturales, naturales (no permanentes) o que son elemento fundamental en el ejercicio flujos de agua estacionales. de proteger y garantizar la regulación hídrica de la cuenca. Estos drenajes deben ser evaluados, de acuerdo con la topografía, resaltando su importancia en el proceso de mitigación del riesgo y control de la erosión. Se califica como una variable que arroja los siguientes valores, de acuerdo con la existencia de cobertura y de un cerramiento en estos drenajes estacionales, así: AGUANPt = 1 si existe cobertura y cerramiento simultáneamente. AGUANPt = 0,5 si existe cobertura o cerramiento. Uno de los dos.

SUELOt

AGUANPt = 0 si no existen cobertura o cerramiento, o no tiene drenajes naturales. Condición del suelo en el Hace referencia al estado, cobertura y condiciones predio t. del suelo en el predio, como un indicador del grado de protección y de conciencia sobre la relación de las actividades con la regulación hídrica. Es una variable que arroja valores entre 1 y (-1), de acuerdo con los tipos de cobertura y la presencia de procesos erosivos, así: SUELOt = -1 si el suelo se encuentra desnudo, con evidencia de erosión

PARCHEt

SUELOt =1 si el suelo se encuentra en proceso sucesional, hay presencia de arbustos, árboles dispersos o matorrales, sin erosión. Diseño espacial de parches de Es una variable que permite priorizar los predios y bosque en el predio t. las acciones en los mismos, a partir de la presencia de parches de bosque y su distribución para la regulación hídrica. Existen dos diseños espaciales de estos parches, y de acuerdo con ellos la variable toma los siguientes valores: PARCHEt = 0.5 si la existencia de parches es dispersa (parches pequeños y separados). PARCHEt = 1 si la existencia de parches es nucleada (existencia de un parche grande, o varios pequeños cercanos).

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Variable Vi

PRODt

Nombre

Características

Presencia de sistemas Representa un indicador importante relacionado productivos sostenibles. con la compatibilidad de las actividades productivas que se desarrollan en el predio, de acuerdo con las características del suelo y de la topografía. Lo que se busca con esta variable es evaluar si los sistemas existentes son “integrales” y consideran las variables ambientales dentro de su proceso productivo, de la misma manera revisar los efectos de este sistema en la regulación hídrica.

Fuente: Autor.

Una de las limitaciones de los esquemas de compensación por servicios ambientales es el establecimiento de un punto de partida o precio base. (Swunder, 2005). Para que el modelo de CSAH sea aceptado, tanto para propietarios de predios como poseedores, se requirió evaluar el costo de oportunidad de continuar con el uso actual del suelo, comparado con la opción de conservar y recibir una compensación por los servicios ambientales generados con su actividad. Se planteó la propuesta de la compensación como un precio mínimo establecido, de acuerdo con las condiciones encontradas en su predio a través de las variables seleccionadas, su disposición a contribuir y mantener el servicio ambiental y a realizar mejoras en el tiempo, así entonces se obtuvo la siguiente expresión, integrando las ocho variables seleccionadas: CSAHn = P * [1 + (X1BPORCENn +X2FAGUAn + X3FPORCENn + X4AGUAn + X5AGUANPn + X6SUELOn + X7PARCHEn + X8PRODn)], Con la siguiente restricción: ΣX1…8= 1 Donde: CSAHn = Precio del servicio ambiental asociado a la regulación hídrica para el predio n. P = Precio base o de referencia. X1…9 = Coeficientes de las variables asociadas con la regulación hídrica en el predio n. Sus valores se encuentran entre 0 y 1. En el modelo se planteó como propuesta la estimación de un precio mínimo de referencia con el resultado positivo

de al menos dos de las variables que reúnen los atributos del predio para otorgar el incentivo, generando como aspecto positivo la opción de incrementarse el valor de la compensación con las mejoras que se den en el tiempo. Con el reemplazo de los coeficientes por los estimados para el río Meléndez en la Tabla 1, bajo el supuesto de mantener igual peso de todas las variables en el modelo (Etter, 2010), la expresión algebraica se determinó como: CSAHn = P * [1 + 0.125 (BTOTALn + BPORCENn + FAGUAn + FPORCENn + AGUAn + AGUANPn + SUELOn + PARCHEn + PRODn)], Valoración en unidades monetarias del precio base. Considerando el reto de estimar el valor de los servicios ambientales que le dan valor adicional, de acuerdo a su uso y que se pueden constituir en factores de conservación, se construyó una relación matemática que facilitara estimar el valor del incentivo. Según las experiencias nacionales, este precio mínimo puede llegar a incidir en la decisión del poseedor del predio sobre acceder o no al incentivo otorgado (Federación Nacional de Cafeteros, CVC, PNUD, 2013). Para obtener una medida de valor del incentivo, la alternativa propuesta fue hacer uso de los precios oficiales, como el salario mínimo, que facilitara hacer seguimiento de los cambios físicos y de las condiciones del suelo, tomando como referencia un año base. En segundo lugar, se estimó un precio que correspondiera a las condiciones esperadas y encontradas en los predios de la cuenca, pues no puede ser utilizado como un estímulo a los cambios en el uso del suelo, ni puede ser una herramienta que induzca al cambio fundamentado en lo económico. Con el precio base se debe ser cuidadoso para evitar que el CSAH caiga o se convierta en un modelo perverso, por esto se

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determinó un precio base al considerar las limitaciones, oportunidades y posibilidades de producción en la cuenca y teniendo en cuenta las recomendaciones hechas con base en la revisión de experiencias en el mundo que Engel et al., 2008 resaltan como necesarios para ayudar a que el programa de compensación sea efectivo: a) ofrecer pagos que sean suficientes para los cambios deseables en el uso del suelo; b) que los usos de los servicios ambientales se ofrezcan para mantener el pago; y c) que el costo no vaya a ser más alto con relación al valor de los servicios a proveerse. Son cuatro los elementos que se tuvieron en cuenta: • Dadas las condiciones del suelo, la productividad obtenida en esta zona está por debajo de la que se encuentra en zonas con una topografía más suave, lo que hace menos rentable el aprovechamiento con la siembra de cultivos tradicionales. En este sentido, la compensación debe considerar estas condiciones, también para desestimular cualquier actividad productiva que haga uso de elementos externos al suelo para mejorar la productividad, afectando sus características. Como lo plantean Cardozo y Schnetter (1976) “la productividad de una asociación vegetal depende entre otros de elementos ecológicos, temperatura, humedad, radiación solar y elementos minerales del suelo, factores medioambientales que influyen sobre cualquier vegetación. Como los factores ecológicos varían según la región geográfica y el medio geológico que constituyen la capa vegetal, es de esperar distinta productividad para las diferentes comunidades vegetales”. • Existen unas limitaciones de carácter legal para aquellos predios u ocupantes que se encuentren en la zona delimitada como “Parque Nacional Natural”, por lo cual es limitado o prohibido el uso del suelo para la producción agrícola, en este sentido, es importante mantener fuerte la presencia de la autoridad y respetar las condiciones establecidas al respecto; desde el punto de vista económico, cualquier opción de ingreso que sea planteada a partir de estas condiciones podrá contribuir a la mejora de la calidad de vida de los ocupantes de estas áreas, en la medida que se muestre la compatibilidad de su ocupación y sus beneficios compartidos, tanto para garantizar la supervivencia como para mantener las condiciones de la cuenca en las mejores posibles, de acuerdo con las circunstancias actuales. • A mediano plazo, el sistema de CSAH debe ser una alternativa independiente de los usos productivos actuales del suelo, por eso es necesario que sus

costos y beneficios puedan ser percibidos en el mediano plazo como una oportunidad de generar un modo de vida a partir de las contribuciones a la sociedad localizada aguas abajo. En este sentido, es importante que este punto de partida se perciba como un referente para el cálculo de los valores que serán independientes, según los resultados y ajustes que se hagan en el tiempo. • Adicionalmente, el precio base debe permitir el cálculo del presupuesto para hacer efectiva la CSAH correspondiente al reconocimiento de los servicios ambientales. Con relación al modelo, la disponibilidad de recursos económicos hace que mientras mayor sea el precio base, menos hectáreas puedan ingresar al programa de incentivos y más vulnerable será el mismo programa por la participación del presupuesto dentro del total de inversión, por esto se consideró como racional tomar como base, un valor que se encuentre dentro del rango de expectativas de los interesados en ingresar al programa. De acuerdo con los retos y limitaciones del precio base se propuso establecer las siguientes condiciones: 1. 2.

3. 4.

El precio base no debe ser igual al precio promedio del mercado. El precio base debe considerar las limitaciones en términos de opciones de producción que las autoridades ambientales han establecido en el Área de Parques Nacionales Naturales. Debe representar o acercarse a representar, la productividad del suelo en función de su topografía. Al ser el precio base el punto de partida para la estimación del valor a compensar por el esquema de CSAH, este debe aportar positivamente a la implementación de otras alternativas de mejora, como las herramientas de manejo del paisaje.

El cálculo de este precio base se realizó con información secundaria de la cuenca, a partir de la estimación del costo promedio de los cultivos permanentes y transitorios predominantes y se hizo uso de la información de diversas fuentes de entidades de carácter departamental y nacional, resaltando que en el tiempo estos precios son muy variables y corresponden a las mismas dinámicas de la economía, siendo las entidades del Estado, como la UMATA, a nivel municipal y la Secretaría de Agricultura y Pesca, a nivel departamental, quienes registran esos precios, pero no pueden fijarlos. Según la información consultada sobre la cuenca del río Meléndez, de acuerdo con las visitas de campo

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realizadas y de los resultados presentados por Biodiversa y Patrimonio Natural, los cultivos predominantes en la cuenca fueron café, mora, lulo y plátano, acordes con la empresa familiar o campesina (Forero, 1973). Se tomó como supuesto que los cultivos encontrados presentaron alta densidad con rendimientos mínimos para una cosecha anual, aunque se reconoce que existen diferencias en la productividad del suelo que dependen de sus condiciones y de las variaciones climáticas, que para efectos de este ejercicio son difíciles de establecer (Cardozo y Schnetter,1976), por lo cual se desarrolló el cálculo con el supuesto de un 50% del rendimiento por hectárea establecida en la información recopilada, y que para el caso del Valle del Cauca se compiló a través de la Secretaría de Agricultura y Pesca, y que se complementó con la información del Banco Agrario de Colombia. El lulo en el Valle del Cauca tuvo 6.5 ton/ha (SISAV), pero según información del ICA, en Colombia puede ser hasta de 25 toneladas por hectárea. (Tabla 2)

Desarrollo Rural. Los costos de producción de la mora se actualizaron con base en las tablas de evaluación de cultivos del Banco Agrario de Colombia, que califica los costos de producción avalados por la Secretarías de Agricultura y las UMATAS del país.

Para el cultivo de la mora, se encontraron rendimientos de producción que van de 7 a 16 Toneladas por hectárea. (Tabla 3) a nivel nacional se registró un promedio de 11 Ton/Ha, de acuerdo con el Ministerio de Agricultura y

En la Tabla 5 se presenta la rentabilidad del cultivo del plátano, precios de 2015. En la Tabla 6 se presenta la utilidad bruta consolidada de cultivos predominantes en la cuenca alta y media del río Melendez.

En el caso del cultivo del café es importante tener en cuenta que las productividades varían, de acuerdo con la tecnificación y la variedad, teniendo desde 50 arrobas de café por hectárea para los cultivos no tecnificados y cafetales viejos hasta 400 arrobas para el caso del café pergamino. Se calcularon los rendimientos con la productividad más baja, es decir, de 50 arrobas por ha. En el caso del precio por kilo se tomó como referencia la información de los boletines de la Federación Nacional de Cafeteros para los precios internos de café pergamino seco, establecidos por arroba (12.5kg) y kilo. El precio pagado al productor se tomó de la información oficial de la Federación Nacional de Cafeteros. (Tabla 4)

Tabla 2: Rentabilidad del cultivo de lulo. Precios de 2015.

Descripción

Fórmula

Cálculo

Valor

Rendimiento

t/ha

3,25*

Costos de producción

$/ha

5,498,547

Precio pagado al productor

$/t

2,200,000

Ingreso

$/ha

= 3*1

6,600,000

Utilidad bruta

$/ha

= 4-2

1,101,453

Fuente: Autor con base en información del Banco Agrario de Colombia, 2015. *Equivalente al 50% del rendimiento por ha. Tabla 3: Rentabilidad del cultivo de mora. Precios de 2015.

Descripción

Fórmula

Cálculo

Rendimiento

t/ha

3,5

Costos de producción

$/ha

7,585,993

3 4

Precio pagado al productor Ingreso

$/t $/ha

= 3*1

2,273,237 7,956,331

Utilidad bruta

$/ha

= 4-2

370,338

Fuente: Cálculos del autor con base en información del Banco Agrario de Colombia, 2015.

Valor

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Tabla 4: Rentabilidad del cultivo de café. Precios de 2015

Descripción

1 2 3 4 5

Fórmula

Cálculo

Valor

Rendimiento

t/ha

0,625

Costos de producción

$/ha

1,552,181

Precio pagado al productor2

$/t

3,510,000

Ingreso

$/ha

= 3*1

2,193,750

Utilidad bruta

$/ha

= 4-2

641,569

Fuente. Autor con base en información del Banco Agrario de Colombia, 2011, ajustados a precios de 2015. Tabla 5: Rentabilidad del cultivo de plátano. Precios de 2015

Descripción

1 2 3 4 5

Fórmula

Cálculo

Valor

Rendimiento

t/ha

5,00

Costos de producción

$/ha

2,171,374

Precio pagado al productor

$/t

600,000

Ingreso

$/ha

= 3*1

3,000,000

Utilidad bruta

$/ha

= 4-2

828,625

Fuente: Autor con base en información del Banco Agrario de Colombia, 2011, ajustados a precios de 2015.

Tabla 6: Utilidad bruta consolidados de cultivos predominantes en la cuenca alta y media del río Meléndez. $/ha. Precios de 2015

Fuente: Autor.

Cultivo Lulo Mora Café

Utilidad bruta 1,101,453 370,338 641,569

Plátano

828,625

Promedio

735,496

Se encontró que estos cultivos tradicionales de la cuenca del río Meléndez, presentaron rendimientos anuales por hectárea, que en promedio ascienden a $735,496 a precios de 2015, es así como en función de las condiciones de este ejercicio se propuso establecer un precio base para el CSAH equivalente al 50% del rendimiento calculado, es decir, un valor anual de $367,748, que fuera suficiente para mantener unas condiciones apropiadas para sus propietarios, cultivadores y habitantes de la cuenca, pero sirviendo de desestimulo a las actividades productivas no compatibles, lo cual permite una recuperación del suelo y del servicio ambiental, que alcance un valor máximo equivalente al costo de oportunidad. Dadas estas condiciones, la fórmula para el cálculo de los incentivos a la conservación asociados a la regulación hídrica obtuvo la siguiente fórmula:

CSAHn =

367748 * [1+0.125 (BPORCENn +FAGUAn + FPORCENn + AGUAn + AGUANPn + SUELOn + PARCHEn + PRODn)]

Los resultados del modelo de CSAH para el río Meléndez mostraron que el valor se localiza en un rango que va del 57% al 114% del salario mínimo mensual legal vigente en el país, para ser reconocido en dinero o en especie. Se encontró que los logros en la regulación del caudal fueron resultados de la unión de la compensación y las herramientas de manejo del paisaje seleccionadas, y que se sustentan en la guía metodológica elaborada por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Como aspecto interesante se encontró que el valor a compensar puede ayudar a mejorar la calidad de vida de la población rural, al encontrarse en un rango que

A. Salazar: Diseño de un esquema de compensación por servicios ambientales para la cuenca del río Meléndez en el municipio de Santiago de Cali, Colombia

sobrepasa el límite superior de los ingresos promedio de la población rural colombiana, según el estudio realizado por el Banco de la República, donde los ingresos del campo representaron a una tercera parte de los ingresos recibidos en las cabeceras. De otro lado, se presentaron los resultados como positivos para la reducción de la inequidad de género, pues en la zona rural es marcada la diferencia salarial entre hombres y mujeres. CONCLUSIONES El esquema de compensación por servicios ambientales asociados con la regulación hídrica, es una herramienta que presenta como ventajas la contribución al cambio de las condiciones físicas de la cuenca, involucrando a los propietarios, poseedores de predios y habitantes de la zona rural, quienes podrán hacer de la conservación y sus aportes a la regulación hídrica una alternativa para el logro de mejores condiciones de vida y equidad redistributiva; “Es una estrategia dirigida a contribuir a la disponibilidad de agua en el futuro” y la regulación de los caudales máximos y mínimos. Alternativas como el modelo de CSAH son una manera de comprometer y vincular a la sociedad en el proceso de responsabilizarse por las condiciones físicas actuales y futuras del recurso hídrico que será destinado para el consumo humano a través del servicio de acueducto suministrado por EMCALI, pero también por las condiciones generales de una cuenca que ofrece una lista de servicios ambientales casi nada valorados por la misma sociedad. Con relación al análisis de los resultados de la aplicación del esquema CSAH, uno de los indicadores de las mejoras físicas que presente la cuenca será la reducción de los picos máximos y mínimos de los caudales registrados en la cuenca del río Meléndez, y por lo tanto, estos resultados deberán incidir de forma positiva en la consistencia de los modelos para predecir futuros caudales; entre estos indicadores estará la posibilidad de obtener modelos matemáticos que arrojen R2 cercanos a 1, así como la normalización de las pendientes de las curvas tanto de caudales máximos como de caudales mínimos. Para garantizar la efectividad del CSAH, es importante hacer un seguimiento permanente, eficiente y con periodicidad semestral para asegurar que la inversión realizada y los mismos convenios con los propietarios de los predios se cumplan, teniendo en cuenta que cada predio es un área especial que requiere un seguimiento puntual, con el fin de hacer de los resultados unos insumos para el desarrollo de posteriores investigaciones y multiplicar el modelo en otras cuencas de la región y

del país. Estas actividades ayudan a fortalecer la relación existente entre las herramientas de manejo del paisaje implementadas, que desde lo técnico son necesarias para la regulación del caudal, y el balance hídrico. Otra de las alternativas que se encontraron con este ejercicio es la estimación de las tendencias de las pendientes de los modelos de comportamiento de los caudales máximos y mínimos, donde una tendencia a cero indicará su regulación, facilitando las proyecciones, y por ende, representando una mejora en la capacidad de retención y de regulación del suelo de la cuenca, lo cual se verifica con el desarrollo de modelos de regresión, cuyo coeficiente se toma como la pendiente de la curva o línea de tendencia. Las condiciones ideales o esperadas para una modelación tradicional de los caudales de una cuenca serán que el comportamiento del caudal pueda predecirse; esto como un indicador de regulación y de manejo eficiente de las variables que contribuyen a dar los cambios esperados. Con las tendencias de los caudales del río Meléndez, añadiendo la incidencia del cambio climático en el territorio colombiano, en estos momentos no es posible tener una proyección aproximada de los comportamientos del caudal más allá de lo esperado por los periodos de lluvia o los periodos secos, por eso se califica como condición ideal aquella en la que se presenten las siguientes situaciones: • Que las variaciones del caudal estén dentro de un rango esperado, es decir, que la dispersión de los datos sea la mínima posible. • Que los modelos de proyección arrojen coeficientes de determinación altos, es decir, un R2 que se comporte como se espera. • Que las líneas de tendencia se suavicen, y por lo tanto, que las pendientes sean las mínimas. Desde el punto de vista matemático estas respuestas son el resultado de la aplicación eficiente de la estrategia que garantice un mejoramiento de la regulación hídrica y de las condiciones del suelo, objetivos a los que le apunta la implementación del esquema de CSAH, basado en la compensación a los propietarios y habitantes de los predios de la parte alta y media de la cuenca, combinados con herramientas de manejo del paisaje (HMP) y otras estrategias enfocadas a garantizar las mejoras en las coberturas del suelo, los cambios positivos en el uso del mismo, que redunden en la capacidad de retención hídrica y, por ende, en la regulación.

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Evaluación comparativa de pérdidas de suelo en el corredor biológico entre parques nacionales Puracé y Cueva de los Guácharos en el Huila Comparative evaluation of soil loss in the biological corridor between the Purace National park and the guacharos cave in Huila Camilo Augusto Agudelo Perdomo1; Armando Torrente Trujillo2; Adriana Vargas3 Fecha de recibo: 23-01-2015 Fecha de aceptación 20-08-2015

Resumen

Abstract

El propósito de la investigación fue evaluar las pérdidas de suelo en parcelas experimentales del corredor biológico entre Parques Nacionales Naturales Puracé y la Cueva de los Guácharos en el departamento del Huila, en cultivos con manejo tradicional frente a manejo alternativo, resultados que fueron validados mediante la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo. Se realizó la medición de las pérdidas de suelo y se registraron las lluvias en un periodo de cuatro meses, calificando el periodo de lluvias como suaves, resultando mayor la erosión en el cultivo de café convencional (1,14 t.ha-1.año-1), seguido de mora convencional (0,99 t.ha-1.año-1) con diferencias significativas atribuidas al manejo de las coberturas. En cultivos con prácticas de labranza cero resultaron las menores pérdidas (0,37 t.ha-1.año1) en comparación con el manejo convencional (0,53 t.ha-1.año-1), estos últimos incluyen quema, remoción de la cobertura y movimiento superficial del suelo. En los tratamientos con ganadería extensiva y semi-estabulada no se presentaron diferencias significativas en la erosión del suelo. No existe correlación significativa entre las pérdidas de suelo estimadas USLE y las medidas en las parcelas de escorrentía. Palabras clave: erosión; conservación del suelo; degradación del suelo; producción sostenible.

The purpose of the research was to evaluate soil loss in experimental plots in the Biological Corridor between National Parks Purace and the Cave of the Guacharos in the department of Huila in crops with traditional management versus alternative management; results that were validated by the Universal Soil Loss Equation. Measurement of soil loss was performed and the rains were registered over a period of four months, qualifying the rainy season as mild, resulting in increased erosion in growing conventional coffee (1.14 t ha-1. year-1), followed by conventional blackberry (0.99 t ha-1.year-1) with significant differences attributed to management of coverage. In crops with tillage practices there were minor losses (0.37 t ha-1.year-1) compared to the conventional management (0.53 t ha-1.year-1), the latter include burning, removal of surface coverage and soil movement. In treatments with ranching and semi-stabled no significant differences were found in soil erosion. There is no significant correlation between soil losses USLE estimated and measures in runoff plots. Keywords: Erosion; Soil conservation; Soil degradation; Sustainable production.

1 Colombiano. Maestría en Sistemas de Producción Agropecuaria, vinculado a ONF-Andina. Correo electrónico: agudelocamil@gmail.com 2 Colombiano. Ph.D. Profesor Titular Universidad Surcolombiana – Neiva, Grupo de Investigación Hidroingeniería y Desarrollo Agropecuario-GHIDA. electrónico: armator@usco.edu.co 3 Colombiana. Ingeniera Agrícola, Universidad Surcolombiana. Correo electrónico: adriana.vargas@gmail.com

Correo

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 41 - 52

INTRODUCCIÓN Los procesos de pérdidas del suelo, especialmente en zonas de ladera, tienen un amplio efecto en las cuencas del territorio nacional donde se presentan altos porcentajes de erosión, remoción en masa y/o sedimentación, entre los que se destaca la cuenca del río Magdalena con valores muy altos de degradación. Por esta razón, diversas entidades se propusieron investigar este fenómeno y las prácticas que favorecen la conservación del recurso suelo y cuyos primeros resultados han conducido a la formulación e implementación de estrategias en zonas de gran presión por las prácticas indebidas de manejo y explotación. El Proyecto Corredor Biológico (PCB) que está ubicado entre los parques nacionales naturales Puracé y Cueva de los Guácharos, usa como uno de sus ejes centrales para la conservación de la diversidad biológica y cultural la estrategia, el conocimiento y el manejo de ecosistemas naturales y sistemas de producción agropecuaria establecidos como sistemas productivos sostenibles que ayudan al mejoramiento de la calidad de vida de las comunidades (Cerquera y Will, 1991). Los sistemas de producción representan unidades en las que los agricultores toman las decisiones para garantizar el bienestar de la familia a partir de la explotación de los recursos naturales; cualquier estrategia que pretenda garantizar procesos de conservación, deberá considerar la importancia de los sistemas productivos, entender su funcionamiento, identificar sus deficiencias, tanto ambientales como económicas, y realizar propuestas concretas para mejorar la eficiencia de estos sistemas en su capacidad de reproducir el bienestar social y garantizar la conservación de los recursos (Gema, 2006). En el PCB se determinaron las pérdidas de suelo en ocho arreglos productivos, y se evaluó la efectividad de los sistemas productivos convencionales y alternativos con implementación de prácticas de conservación de suelos. Se dispuso con la información precisa de la erosión y su relación con los arreglos productivos evaluados, que sirvió como soporte para la toma de decisiones para toda la región de la cuenca del Alto Magdalena. MARCO CONCEPTUAL El Proyecto Corredor Biológico. El área del PCB está inscrita dentro del “Gran Macizo Colombiano”, pertenece a la reserva de la biósfera Cinturón Andino, declarada por la UNESCO en 1979, en el marco del Programa sobre el Hombre y la Biósfera (MAB) de la Red Mundial de Reservas; hacen parte de ella los parques nacionales naturales Puracé, Nevado del Huila y Cueva de los Guácharos, garantizando su conectividad. La degradación ambiental del Macizo se

originó por varios factores, entre los cuales se destacan: La pobreza, la falta de alternativas de producción viables, el desconocimiento de la importancia y fragilidad de los recursos naturales y la presión del conflicto armado. En la zona de jurisdicción del PCB se conjugaron varias situaciones: Las precipitaciones anuales que en algunas partes alcanzaron los 3100 mm, altas pendientes (S > 25%), indicadores de calidad de vida por debajo del promedio nacional, el cultivo de café fue la principal fuente de ingresos de los pequeños productores, lo que constituyó un escenario típico de la problemática de zona de ladera, sumado a su potencial hidrográfico de importancia estratégica para el país. En el marco del Proyecto se desarrolló una línea de acción denominada Implementación de Sistemas Productivos Sostenibles, cuyo objetivo fue modificar las prácticas productivas de utilización de los recursos naturales en la búsqueda de un modelo de desarrollo para la región, caracterizado además por la conservación de los valores ambientales y junto a este, el mantenimiento de adecuados niveles de bienestar social. Los Sistemas Productivos Sostenibles. Son aquellos procesos de producción y/o extracción compatibles con la lógica de la conservación del entorno natural y que articulados a procesos de concertación social y conservación de áreas naturales permiten la reducción de la presión sobre las áreas naturales. En este sentido, los Sistemas Productivos Sostenibles como mecanismos de conservación efectiva le apuntan al propósito de incidir en los procesos de desarrollo local desde las parcelas, los paisajes, los territorios y las regiones. El proceso se desarrolló desde un enfoque de investigación y planeación participativa que parte de caracterizar el sistema productivo estructural y funcionalmente, analizó las tendencias sostenibles e insostenibles y propuso alternativas orientadas a lograr la sostenibilidad económica, ambiental y social de los sistemas productivos. La propuesta incluyó prácticas de ganadería semiestabulada, siembra de curvas a nivel, mantenimiento de la cobertura del suelo, abonos verdes, y sistemas agroforestales y silvopastoriles, así como la conservación de importantes áreas naturales. Esta estrategia buscó responder a causas que generan presión real sobre los ecosistemas naturales como son los sistemas productivos insostenibles (ganadería extensiva, frutales de clima frío, café, entre otros). Investigaciones sobre pérdidas de suelo en Colombia. Se han realizado múltiples estudios sobre pérdida de suelos en zonas de ladera, principalmente en café. Suárez (1998), determinó las pérdidas de suelo por erosión en cultivos de semibosque (café), densos (caña) y transitorios (yuca y piña), bajo diferentes sistemas de

C. Agudelo, A. Torrente, A. Vargas: Evaluación comparativa de pérdidas de suelo en el corredor biológico entre Parques Nacionales Puracé y Cueva de los Guacharos en el Huila

manejo. Observó que el uso (tipo de cultivo), tiene que ver con las mayores o menores pérdidas de suelo por erosión. Las mayores pérdidas de suelos fueron para el cultivo de la yuca (3,52 t ha-1 año-1), mientras las menores pérdidas fueron para la caña (0,45 t ha-1 año-1), sin embargo, la información sigue siendo muy limitada y no es suficiente para apoyar los procesos de toma de decisiones en el sector agropecuario. Uribe (1971), determinó las pérdidas comparativas de suelo por erosión en cultivos de café Borbón al sol con una pendiente del 60%, en un suelo derivado de cenizas volcánicas (Melanudands). El estudio demostró cómo las pérdidas de suelo donde se usa herbicidas en forma generalizada, es tres veces mayor que donde se usa el azadón. En la zona cafetera colombiana, la causa principal que conduce a la erosión acelerada de los suelos y a la pérdida de agua por escorrentía y contaminación de la misma con el arrastre de sedimentos, son los sistemas tradicionales de desyerba de los cultivos con el uso del azadón y de herbicidas, aplicados en forma generalizada y reiterada. Las pérdidas de suelo donde se usa herbicidas en forma generalizada, son tres veces mayores que donde se usa el azadón. Los herbicidas fueron introducidos en la zona cafetera a partir de 1970 (Rivera y Gómez, 1993). Corpoica (2006) determinó el coeficiente de erosividad R para la Orinoquia colombiana, clasificando la precipitación con una capacidad erosiva media alta. El índice de erodabilidad K fue hallado (0,082) clasificando el suelo como ligeramente erodable. Paralelamente fueron hallados coeficientes de cultivo C para maíz (0,34), pasto (0,02), arroz (0,27) y soya (0,24), observándose una relación inversa entre el porcentaje de cobertura y el valor de este parámetro. Finalmente, se determinó la pérdida total de suelo mediante USLE, siendo las pérdidas menores en el tratamiento con pasto que en el suelo desnudo. Las pérdidas de suelo mediante la ecuación universal de pérdidas de suelos (EUPS) subestima para todos los casos la pérdida de suelo real. Así, para suelo desnudo y pasto Brachiaria, la pérdida real de suelo alcanzó 96,4 t ha-1 y 2,3 t ha-1 respectivamente, mientras la estimación por EUPS fue de 25,27 y 0,6 t ha-1 (Almanza y Arguello, 2006). En Cenicafé se evaluó el riesgo por erosión potencial de la zona cafetera central del departamento de Caldas y se encontró que cerca del 90% del área de estudio es susceptible a pérdidas de suelo superiores a 25 t.ha-1año-1 (Ramírez, 2006). Ecuación Universal de Pérdida de Suelo – USLE. Esta ecuación representó un instrumento valioso y eficaz durante casi cuarenta años. Por sus cualidades se utilizó con fines para los que no estaba concebida, lo que ha

motivado a veces que sea objeto de críticas injustificadas. Hubo un momento en que esto indujo al autor del sistema a explicar cómo se debería utilizar. Su finalidad es muy sencilla y concreta, proporciona un cálculo de la media de la pérdida anual de suelo bajo diversas condiciones de cultivo. La aplicación de este cálculo le dio a los agricultores y a los técnicos en conservación de suelos la posibilidad de elegir combinaciones de usos de la tierra, prácticas de cultivo y prácticas de conservación, para que el suelo mantenga pérdida a un nivel aceptable (Wischmeier y Smith, 1978; Fournier 2011). METODOLOGÍA Localización. La investigación se desarrolló en los municipios de Palestina y Pitalito al sur del departamento del Huila, Colombia, en las estribaciones del Macizo Colombiano (1º 44’ LN y 76º 07’ LW) con alturas desde los 1300 hasta los 3000 m.s.n.m. La temperatura media osciló entre 16 ºC - 23ºC, con una humedad relativa media del 90%. Según las zonas de vida de Holdridge se clasificó en bosque húmedo montano bajo (bh-MB) (Gobernación del Huila, 2005). Parcelas de escorrentía. Se construyeron 27 parcelas de escorrentía, representativas del manejo alternativo de los cultivos y el tradicional de la zona, con el fin de cuantificar y comparar las pérdidas de suelos en los diferentes arreglos. En las parcelas de Jericó y Pinos (Palestina) los bordes se construyeron en concreto y marengo (Pitalito), y en madera para proporcionarle al ganado un ambiente más natural, y de esta manera se aseguró la entrada del mismo en las parcelas Figura 1.

Figura 1. Parcelas de escorrentía en el Corredor Biológico Arreglos productivos implementados. Para evaluar las pérdidas de suelo se seleccionaron escenarios con niveles de cobertura y manejos diferentes, se determinaron los niveles de erosión que ocasionaron las prácticas agrícolas establecidas en las áreas. En la Tabla 1 se presentan los arreglos productivos sostenibles y los tradicionales que implementaron los agricultores de la zona.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 41 - 52

Tabla 1: Sistemas productivos evaluados

Sistemas Productivos

Tradicional

Alternativo

Café

Convencional

Bajo sombra

Dimensión (m x m) 8x2

Mora

Convencional

Barreras vivas

6x4

Ganadería

Extensiva

Semiestabulada

6x4

Cultivos semestrales

Labranza convencional

Labranza cero

8x2

Fuente: Los Autores.

Arreglos establecidos por el Proyecto Corredor Biológico. En este proyecto se establecieron los siguientes arreglos: • Sistema alternativo mora con barreras vivas. Se disminuyó la velocidad de escorrentía y la erosión, lo cual sirvió para conducir los escurrimientos a velocidades no erosivas a cauces de arroyos naturales o a cárcavas estabilizadas. • Sistema silvopastoril. Ganadería semiestabulada. En este sistema productivo se permitió el paso de los animales a los lotes en determinados horarios y el resto del tiempo permanecieron en los establos. Adicionalmente, se realizó una rotación que consistió en dividir el lote en cuatro partes para mantener los animales en cada potrero durante 15 días, y permitir el descanso de cada uno de los lotes restantes por 45 días, con el fin de que la cobertura se recuperara del desgaste ocasionado por la permanencia de los animales en el mismo. • Sistema agroforestal. Café bajo sombra – cubierta de chachafruto. Se sembraron árboles de chachafruto intercalados (60 árboles por hectárea en disposición de 9 m x 8,5 m) entre las filas del cultivo de café (3782 árboles por hectárea en disposición de 1,5 m x 1,7 m) con el fin de proveer sombrío. El grado de protección que ofrecieron los agroforestales, estuvo ligado al desarrollo vegetativo de los árboles de chachafruto, dado que el diámetro del follaje aumentó a medida que el árbol creció. • Siembra de cultivos semestrales con labranza mínima (maíz asociado con fríjol). En este tipo de arreglo se ensayó la labranza mínima en el terreno para evitar la remoción del material y de la misma forma, se evitaron las quemas para conservar la cobertura del suelo. En las parcelas se realizaron mediciones de pendiente del terreno, análisis físicos e hidrodinámicos del suelo.

• Análisis de suelos. Las muestras de suelo se recolectaron en las distintas parcelas seleccionadas en los primeros 30 cm de profundidad. Se determinó el espesor de los horizontes y algunas características físicas como textura, estructura y color entre otras, y la clasificación taxonómica del suelo. • Conductividad hidráulica saturada. Se utilizó el método del pozo barrenado inverso encontrando el nivel freático por debajo de los dos (2) metros de profundidad del suelo, y se calculó aplicando la solución aproximada de Porche. • Infiltración. Se utilizó el método de los anillos infiltrómetros y se determinaron las funciones de infiltración por el modelo de regresión de Kostiakov. • Procedimiento de muestreo. Diariamente, a las 7 a.m. se midieron los pluviómetros instalados en cada una de las parcelas. La medición de los pluviómetros locales se sumó a la información de la Red del IDEAM en el área de influencia. Para medir y evaluar las pérdidas diarias del suelo se recolectó después de cada precipitación una muestra de 100 ml en las canecas de escurrimiento. Las muestras se llevaron al Laboratorio de Suelos de la Universidad Surcolombiana para su análisis mediante filtración, volumetría y gravimetría. El volumen total de escurrimiento colectado en cada parcela se determinó y consignó en los formatos de registro. Para el seguimiento a las parcelas experimentales y toma de información, se brindó capacitación práctica a los operarios responsables del área sobre el proceso de control en parcela, recolección y manipulación de muestras, consignación de información y mantenimiento de las parcelas experimentales. • Medición de la cantidad de sedimentos. Se tomaron muestras de volumen conocido de 100 ml y se realizó el montaje sobre un embudo de cristal con papel filtro plegado dispuesto sobre un baker, se depositó la muestra en el embudo y se

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procedió al filtrado. Una vez la totalidad del agua de la muestra se filtró, se retiró el papel filtro del montaje y se secó a una temperatura de 105°C por 24 horas. Al finalizar el secado, cada unidad de papel filtro se pesó nuevamente para encontrar la diferencia de peso y así determinar la cantidad de suelo por muestra. Posterior al filtrado, se tabularon los valores de sedimentos colectados por parcela. Adicionalmente, se registró el volumen colectado y a partir de esta información se estimó la cantidad total de sedimentos por parcela, según los tratamientos dispuestos en las distintas localidades; finalmente, el valor obtenido se llevó a una hectárea. Los sedimentos colectados al final de la parcela se multiplicaron por cinco para obtener el valor por evento, ya que en cada recipiente se captó la quinta parte del volumen total. Ecuación Universal de Pérdida de Suelo - USLE. Índice de Erosividad (R). En cada una de parcelas se determinó el coeficiente de erosividad de las lluvias (R) en el periodo. El índice del factor de erosividad de los eventos pluviales se definió como el producto de la energía cinética (Ec) total del evento por su intensidad máxima en 30 minutos. Este factor se determinó por la cantidad total de precipitación diaria y por la forma en que se originaron, siendo más erosivas cuanta mayor era la cantidad e intensidad de la lluvia. Su determinación se hizo a partir de las estaciones automáticas del IDEAM, con influencia en las áreas. Ec = (12,142)+(8,877)*(Log(I)) Dónde Ec: t.m.ha mm lluvia, I: Intensidad del evento o en un tiempo determinado, 12,142 y 8,877 son constantes para el sistema métrico. Calculados estos valores se procedió a determinar la energía cinética total de evento: -1

-1

Ec Totaldelevento= Ecl*P El valor del Índice de Erosividad (EI30) del evento pluvial se obtuvo de la fórmula desarrollada por (Wischmeier y

Smith, 1978). Este parámetro es igual al producto de la energía de las gotas de lluvia y su intensidad máxima en 30 minutos. R= Ec*I30 Ec: Energía cinética total para un evento de precipitación, I30: Intensidad máxima de la precipitación en 30 minutos, R: Índice de Erosividad. El valor de Ec se calculó con base en las diferentes intensidades en los intervalos de tiempo (Fournier, 2011). Índice de Erodabilidad (K). Representó la susceptibilidad del suelo y reconoció las propiedades físicas relacionadas a las tasas de erosión, además, cuantificó el carácter cohesivo de un tipo de suelo y su resistencia al desprendimiento y transporte por impacto de las gotas y al flujo superficial de agua (Wischmeier y Smith, 1978, Lobo and Gabriels, 2005). Para determinar el factor K se hizo uso de las propiedades físicas del suelo y las características de la parcela. La clasificación de los suelos se obtuvo con el Índice de Erodabilidad (K) determinado por Paulet, que se presentan en la Tabla 2: 100*K = 2.1*10-4*(12-a)M1.14+3.25(b-2)+2.5*(c-3) Dónde K: Factor de Erodabilidad, M: Distribución del tamaño de las partículas, a: Materia orgánica en %, b: Estructura, c: Permeabilidad. El parámetro M se calculó así: M = (%lim o + arenasmuyfinas)*(100-%arcillas) Para el análisis textural se utilizó el método de Bouyoucos (Dewis y Freitas, 1970), y para la determinación de materia orgánica se utilizó el método de Walkley and Black. Factor longitud y gradiente de la pendiente (LS). A medida que la escorrentía se acumuló en la pendiente, su capacidad de desprender y transportar se incrementó. La longitud de la pendiente y su inclinación se midió en la

Tabla 2: Clasificación de suelos según Índice de Erodabilidad (K) método de Paulet

Sitio

Clasificación CIDIAT

Rango Obtenido

Marengo

Medianamente erodable

0,150

Los Pinos

Medianamente erodable

0,163

Jericó (cultivo mora)

Muy poco erodable

0,031

Jericó (cultivo café)

Muy poco erodable

0,015

Fuente: Los Autores.

Rango Establecido 0,05 < K ≤ 0,10 K ≤ 0,05

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parcela, el valor de los factores LS se obtuvo aplicando la ecuación de Wischmeier y Smith (1978): LS = (La/100)*0,76+0,535+0,0076S

Dónde LS: Factor longitud y gradiente de pendiente (adimensional), La: Longitud de la pendiente en pies, S: Pendiente en %. Este parámetro se determinó siguiendo el procedimiento descrito por (Lobo y Gabriels, 2005). Factor C del cultivo. En cada una de las parcelas se tuvo en cuenta el tratamiento, por lo tanto, para aquellas en asociación con otras especies y/o con tratamientos de quema, se ponderaron de acuerdo al área que ocupó cada tratamiento y a los factores teóricos de la parcela. En los cálculos del factor C se utilizaron los índices propuestos por (Roose, 1977; García, 2004). Factor de prácticas de conservación (P). Representa las prácticas de conservación usadas en el proceso de manejo para la estabilidad del suelo; las prácticas incluidas en las parcelas de escorrentía se establecieron así: • Para las parcelas en sistemas productivos alternativos, se adoptó un factor de prácticas. • Para cultivos con pendientes entre 12 y 14º, igual a 0,9 y, • Para aquellas que no presentan práctica mecánica o sin prácticas de control de erosión, el factor P es igual a 1,0 (Lobo y Gabriels, 2005).

RESULTADOS Análisis físico de suelos. El suelo en Jericó constituido por cenizas volcánicas (Typic Dystrandepts) es de textura franca con baja densidad aparente y alta retención de humedad. El suelo en Pinos (Typic Fulvudands) con epipedón de textura franca, baja densidad aparente y alta retención de humedad sobre endopedón de textura fina. El suelo en Marengo (Typic Hapludalfs) de textura fina, incrementó la densidad aparente con la profundidad, presentando baja humedad residual. En general, los suelos andisoles son propicios para la explotación agrícola bajo aplicación de correctivos y también altamente susceptibles a la erosión, más aún si se localizan en pendiente superior al 3%. Cuando los suelos presentaron horizontes inferiores con influencia de arcillas, se creó una barrera impermeable que mantuvo la alta humedad en el horizonte superior, acumulando el agua y provocando la escorrentía superficial (Tabla 3). Conductividad hidráulica. El movimiento interno del agua en Jericó es muy rápido, explicado por la constitución textural y estructural del suelo, resultando los valores más altos; en Pinos es moderada asociada a su textura franco arcillosa, mientras que en Marengo es lenta, en la Tabla 3 se presenta el análisis físico de los suelos. Capacidad de infiltración. En Jericó la infiltración se favoreció por la porosidad del suelo, así como por pequeñas grietas dejadas por las lombrices, las raíces de plantas y el contenido de materia orgánica en el horizonte superficial. La tasa de infiltración presentó índices muy altos, lo cual se correlacionó con los resultados de conductividad hidráulica, a excepción de Marengo donde esta propiedad fue moderada (Tabla 3).

Tabla 3: Análisis físico de los suelos

Sitio JERICÓ Cultivo de mora JERICÓ Cultivo de café PINOS Labranza convencional MARENGO Ganadería extensiva

Horizonte

Textura

A/B

Densidad aparente (g cm-3)

Densidad real (g cm-3)

Humedad natural %

0,90

2,20

35,00

0,84

0,77

1,61

2,31

69,15

46,70

0,65

1,10

43,18

FArL

0,68

2,21

49,25

ArL

FAr

A/B A

MR: muy rápida, M: moderada, L: lenta Fuente: Autores

F F

0,85 0,90

2,24

40,31

1,37

2,47

20,0

1,42

2,40

5,47

2,45

Infiltración (cm h-1)

7,08 MR

31,64 MR

0,75 M

31,78 MR

0,31 L

6,10 M

25,64

2,30

1,53

Conductividad hidráulica (m día-1)

7,00

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Pérdida de suelo aplicando la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo – USLE Análisis de precipitación. En Marengo, el 95% de los eventos se clasificaron suaves y no se presentó

evento de categoría severa, mientras en Pinos y Jericó se registraron algunos eventos fuertes y severos (13 y 10%, respectivamente). En la Figura 2 se presenta la clasificación de lluvias para las tres localidades.

Figura 2. Clasificación de eventos de lluvia Fuente: Los autores Figura 2. Clasificación de eventos de lluvia. Fuente: Autores

El cálculo del Índice de erosividad arrojó una gran diferencia entre los eventos de lluvia. Al comparar el índice obtenido contra las variables Volumen de lluvia por evento e Intensidad máxima en 30 minutos, se encontró que el Índice de erosividad dependió más de la intensidad de la lluvia, que de la cuantía de la misma

(R2 = 0,828 para Intensidad y R2 de 0,432 para Volumen de lluvia, el mayor índice R alcanzó un valor de 23,9. Estos índices coincidieron con alta intensidad de lluvia (I30), de 37,6 mm.h-1. En la Figura 3 se presenta la relación de Erosividad vs la Intensidad y la Precipitación.

Figura 3. a) Erosividad vs Intensidad 30 minutos, b) Erosividad vs Precipitación Fuente: Autores

Índice de Erodabilidad (K). La mayor erodabilidad se presentó en Pinos (0,163 t ha-1), coincidiendo con los mayores niveles de limos y arenas finas (que contribuyeron a una mayor escorrentía y en consecuencia mayor erosión superficial), por el contrario, los menores índices de erodabilidad correspondieron a Jericó con menor contenido de limos y arenas finas, así como una rápida infiltración, estructura media y mayores niveles de

materia orgánica, siendo menos susceptibles a la erosión a pesar de las pendientes. Los parámetros de estructura y permeabilidad del suelo se clasificaron, de acuerdo con las características del suelo, tamaño y tipo de estructura. En la Tabla 4 se presenta el factor de Erodabilidad K para las diferentes localidades.

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Tabla 4: Factor de Erodabilidad K para las diferentes localidades

Parámetros % Arena % Limo % Arcilla % Arena fina a % Materia orgánica b (Estructura)* c (Permeabilidad)** M (Fracción limos y arenas finas) K (t/ha)

Sitio

Marengo

Los Pinos

69,98 9,02 21,0 12,3 2,05 2 5,0 1684,28 0,150

75,98 11,20 13,0 27,10 4,54 2 3,0 3332,10 0,163

* Estructura según USDA. 2: fina y 3: media * Permeabilidad según USDA. 1: rápida; 2: moderada a rápida; 3: moderada; 5: lenta Fuente: Autores.

Factor Longitud y Gradiente de la Pendiente (LS). Las mayores pendientes se localizaron en Jericó (36%), la longitud varió dependiendo del tamaño de la parcela entre 6 y 8 m. El factor LS es la combinación de estos dos parámetros y los resultados demostraron mayores valores, y por ende, mayor susceptibilidad por pendientes

Jericó Cultivo mora Cultivo café 74,8 76,98 7,02 5,02 18,0 18,0 8,81 10,81 5,42 11,0 3 3 1,0 2,0 1298,06 1298,06 0,031 0,015

para Jericó con valores de 10,53 y 10,58, el menor valor se obtuvo en Marengo con pendiente de 24% y un factor LS igual a 5,0; esto hace que las velocidades del flujo en esta localidad sean menores (Hart, 1984; Lobo y Gabriels, 2005). En la Tabla 5 se presenta la determinación del factor LS.

Tabla 5: Determinación factor LS

Sitio

Tratamiento

Longitud pendiente

Marengo

Ganadería

Los Pinos Jericó Fuente: Autores.

Grado de pendiente (%)

Factor LS

6,0

24,0

5,06

6,0

36,0

10,53

(m)

Transitorio

8,0

Café

8,0

Mora

Factor C del cultivo. Al calcular el valor ponderado de las parcelas se encontró que el índice de cobertura que demostró mayor susceptibilidad a erosión fueron los cultivos semestrales convencionales (Índice = 0,39), y por el contrario, las coberturas más protectoras del suelo fueron las prácticas de café bajo sombra y mora con barreras vivas. Estimación de pérdida de suelo. Se determinó la pérdida de suelo por erosión en las parcelas experimentales en cada uno de los tratamientos de cobertura aplicando la ecuación USLE y medida en campo, que se presenta en la Tabla 6. De acuerdo con los resultados de la Ecuación Universal de Suelos - USLE, las mayores pérdidas ocurrieron en Pinos, especialmente en manejo de cultivos semestrales con labranza convencional (2,54 t.ha-1.año-1); si se compara estos resultados con los demás

31,0 36,0

8,04

10,58

cultivos tradicionales, se infiere que estos manejos no son sostenibles. La menor pérdida (0,14 t.ha-1.año-1) se presentó en cultivo de café con manejo alternativo bajo sombra, seguido del tratamiento manejo de mora con barreras vivas (0,32 t.ha-1.año-1), se observó que los cultivos con manejos alternativos tienen menor grado de erosión, incluyendo los de ganadería. No se presentó correlación significativa entre las pérdidas de suelo medidas en las distintas parcelas y las inferidas mediante la ecuación USLE. En Jericó y en Marengo las pérdidas de suelo – USLE, resultaron inferiores a las medidas, excepto en la parcela desnuda de Jericó, en cambio en Pinos ocurrió lo contrario; las pérdidas de suelo - USLE resultaron superiores a las medidas en las parcelas experimentales.

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Pérdidas de suelo en Jericó. Se consideraron los cultivos de mora y café, incluyendo la parcela desnuda como testigo. En general, el tratamiento de mora con barreras vivas se midieron los niveles más bajos de pérdidas de suelo (0,51 t.ha-1.año-1), cantidad que representó aproximadamente la mitad de la pérdida de suelo medida en el tratamiento con mora convencional (0,99 t.ha-1.año-1), explicado esto en el efecto que tienen dichas barreras en el arrastre de partículas del suelo. Posterior a labores de limpieza y con lluvias superiores a 20 mm, ocurrieron

las mayores pérdidas de suelo, especialmente en mora convencional; por el contrario, la parcela de mora con barreras vivas permanecieron relativamente estables, recibiendo menor impacto de la lluvia y afectación por actividades de laboreo. Las actividades de limpieza del terreno seguidas de ocurrencia de lluvia, promovieron las mayores pérdidas de suelo, demostrado en los arreglos productivos en los cuales se produjo laboreo y remoción de la capa vegetal protectora.

Tabla 6: Pérdida de suelo por los métodos USLE y MEDIDA

Erosión USLE t.ha-1.año-1

Erosión medida t.ha-1.año-1

Parcela desnuda

2,08

1,64

Mora convencional

0,42

0,99

Mora barreras vivas (alternativo)

0,32

0,51

Café convencional

0,27

1,14

Café bajo sombra (alternativo)

0,14

0,73

Parcela desnuda

4,13

1,50

Cultivos semestrales labranza cero (alternativo)

1,59

0,37

Cultivos semestrales labranza convencional

2,54

0,53

Parcela desnuda

0,88

1,20

Ganadería extensiva

0,13

0,33

Ganadería semiestabulada (alternativo)

0,11

0,31

Sitio

Jericó

Pinos

Marengo Fuente: Autores.

Tratamiento

El efecto erosivo de la lluvia pasó a un segundo nivel cuando se trató de evaluar pérdidas por escorrentía en este tipo de condiciones, ya que las barreras ofrecieron la protección necesaria para mitigar el efecto en los arreglos productivos donde se implementó su utilización. Por otro lado, las labores como abonado, fumigación y recolección no generan un mayor impacto sobre la pérdida de suelo, por lo tanto, no se analizan su influencia en el objeto de la presente investigación. Durante el corto periodo de medición (4 meses), el valor más alto de erosión se registró en el tratamiento de mora convencional (20,98 kg.ha-1) con precipitación de 24 mm, esto ocurrió precedido por labores de limpieza, lo que mostró la importancia de la protección que ofrecieron las barreras vivas en zonas de ladera. Las pérdidas de suelo en las parcelas con café siguieron tendencias similares a las de mora. La mayor pérdida

medida se registró en suelo desnudo (411 kg.ha-1), con fuertes variaciones que dependen de la época de laboreo y los eventos pluviales. Al comparar los dos tratamientos con café, se observó el valor más elevado de pérdidas de suelo con las prácticas convencionales (31,1 kg.ha-1 para precipitación de 18 mm), coincidiendo este efecto con las actividades de limpieza que dejan expuesto el suelo al impacto directo de las gotas de lluvia. Al comparar los tratamientos con café se comprobó de manera general, que la menor pérdida de suelo se dio en el cultivo de café bajo sombra. Jaramillo (2003), encontró que el espesor de la cobertura en el suelo es mayor en cafetales bajo sombra que en cafetales expuestos al sol, debido al efecto protector que ofrece la cobertura que se forma con la acumulación de múltiples estratos de vegetación aportados por la especies coexistentes con el cultivo y se evidenció que la interceptación directa de las gotas de lluvia o “acción de

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paraguas” no tiene efecto alguno en la mitigación de la pérdida de suelo en los cafetales.

crecimiento del cultivo, siendo significativamente mayor en las parcelas con labranza.

Pérdidas de suelo en Pinos. En Pinos se midieron pérdidas de suelo relativamente menores comparadas con Jericó, esto, posiblemente por el factor pendiente que para Pinos (LS = 8,04) (Wischmeier y Smith, 1978) es inferior a Jericó (LS = 10,58); así mismo, en Pinos presentó antecedente de más de 4 años con cobertura en barbecho, considerando el beneficio del sistema radicular sobre el suelo, factor que no fue medido.

El análisis marginal de costos e ingresos entre los cultivos con prácticas tradicionales, mostró que por unidad de área los mayores costos de las prácticas alternativas están representados por el café bajo sombra, valor atribuido principalmente a sistemas productivos con mayor nivel de tecnificación y menor producción. Por el contrario, el menor costo se dio en ganadería semiestabulada con un valor de $116,516/ha, esto debido a la baja inversión por unidad de área. Los valores de $/ton se consideraron bajos, si implicó el dejar de producir una tonelada de sedimento en el mejor de los casos (transformar mora convencional a mora con barreras vivas), fue de $14,788.

La mayor pérdida de suelo ocurrió con cultivos semestrales de labranza convencional con 12,95 kg.ha-1 para 25 mm de precipitación. Los valores críticos se observaron en el establecimiento del cultivo por labores de quema y remoción de la cobertura vegetal, encontrando valores similares a los de suelo desnudo (16,13 kg.ha-1). Por el contrario, para este mismo evento pluvial de 25 mm, la pérdida de suelo en labranza cero fue de 1,7 kg.ha-1, favorecido por la cobertura y la presencia de barbecho sobre el suelo. En el caso de cultivos semestrales, también hay gran influencia de la cobertura, puesto que posterior a las labores de limpieza, se incrementó la pérdida de suelo (labranza convencional = 8,4 kg.ha-1 y para labranza cero = 5,5 kg.ha-1). De igual manera, al sumar los eventos pluviales en las distintas parcelas, las pérdidas fueron mayores en el periodo de siembra y se disminuyó con el

Lo anterior demostró un costo de oportunidad para dejar de producir sedimentos y apuntarle a la conservación sostenible del suelo en áreas estratégicas como el Corredor Biológico Parques Naturales Nacionales Puracé y Cueva de los Guácharos, lo que también incluyó otras oportunidades como el agua para consumo, así como el mantenimiento de la capacidad productiva de los suelos. Es muy seguro que el análisis financiero justifique las actividades de conservación, esto implicó que diferentes sectores de la sociedad, incluyendo al mismo Estado, invirtieran recursos adicionales para garantizar un bien público a largo plazo. En la Tabla 7 se presenta la pérdida de suelo en el horizonte A.

Tabla 7: Pérdida de suelo en el horizonte A

PARÁMETROS

Café

Mora

Maíz

Ganadería

Tratamiento convencional (t.ha-1.año-1)

41,5

35,3

18,8

3,42

Tratamiento alternativo (t.ha-1.año-1)

25,4

18,3

12,9

3,21

Densidad aparente (g.cm )

0,65

0,90

0,98

1,53

Peso 1 ha de horizonte A (t)

1,625

1,350

1,470

2,295

Años pérdida de horizonte A convencional

671

Años pérdida de horizonte A alternativo

114

715

Profundidad horizonte A (cm) -3

Fuente: Autores.

Asumiendo una tasa de erosión constante, se calculó el tiempo de pérdida del horizonte A, encontrando información preocupante para los sistemas productivos como café y mora convencional, donde el horizonte A desaparecería en 39 años, mientras que en Marengo es mucho más amplio. En todos los casos, los tratamientos alternativos prácticamente duplicaron el

tiempo de conservación con respecto a los tratamientos convencionales. CONCLUSIONES • Los Índices de erodabilidad en los suelos presentó mayor susceptibilidad a la erosión en Pinos (0,163 t.ha-1),

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esto indica que el alto contenido de limos y arenas finas contribuyen a mayor escorrentía y en consecuencia a mayor erosión superficial, por el contrario, el menor Índice de erodabilidad en Jericó está asociado a los bajos contenidos en las fracciones mencionadas, la rápida infiltración y estructura más gruesa del suelo con mayor contenido de materia orgánica, existiendo menor susceptibilidad a la erosión. • Las mayores pérdidas de suelo medidas ocurrieron en el cultivo de café convencional (1,14 t.ha-1.año-1) comparado con café bajo sombra (0,73 t.ha-1.año-1), seguido de mora convencional (0,99 t.ha-1.año-1), la diferencia se atribuyó principalmente al manejo de la cobertura. Adicionalmente, la ejecución de prácticas de limpieza y la pendiente del suelo son factores determinantes en la erosión, siendo Jericó donde sucedieron las mayores pérdidas de suelo relacionadas con la mayor pendiente. • La cobertura densa es la práctica más eficiente de conservación de suelos y aguas, demostrado en los tratamientos de mora convencional (0,99 t.ha-1.año-1) frente al cultivo de mora con barreras vivas (0,51 t.ha1 .año-1). Las barreras vivas ofrecen un efecto protector significativo en las zonas de ladera, porque mitiga los procesos de desprendimiento y arrastre de partículas de suelo a través de las pendientes. • La implementación de prácticas de manejo alternativo generaron un impacto positivo en la prevención de la erosión superficial, un visible ejemplo de esto son los cultivos con prácticas de labranza cero que muestran menor pérdida de suelo (0,37 t.ha-1.año-1) comparado con cultivo de manejo convencional (0,53 t.ha-1.año-1), que incluyen quema y remoción de la cobertura con exposición de la capa superficial a la erosión. • Las mayores diferencias de pérdidas de suelo entre labranza convencional y labranza cero se presentaron al inicio del cultivo, y los valores de erosión disminuyeron con el crecimiento de los cultivos en ambos tratamientos, esta situación se agrava cuando la siembra y fases iniciales del cultivo coinciden con el periodo de lluvias. • En la parcela con ganadería extensiva, la erosión fue similar a la de ganadería semiestabulada, 0,33 y 0,31 t.ha-1.año-1 respectivamente, demostrando que el efecto de la intensidad de la lluvia combinado con las prácticas de manejo en los cultivos asociados al grado de cobertura, tienen influencia importante en la pérdida de suelo superficial por escorrentía en las zonas de ladera.

AGRADECIMIENTOS A la Office National des Forets ONF por el financiamiento de la investigación. REFERENCIAS Almanza E. F. y Arguello, J. O. (2006). Comportamento de la ecuación universal de pérdidas de suelo en la Orinoquía colombiana. Plegable divulgativo No. 42. CORPOICA. Villavicencio, Meta. Colombia. Cerquera, Y., Will, J. (1991). Caracterización física de las lluvias y erosión por impacto en los Centros Experimentales San Rafael y Tarpeya. CORPOICA. (2006). Seminario en producción limpia y suelos de ladera. Oficina de Comunicaciones. Estación Experimental La Suiza CORPOICA, Bucaramanga (1310-2006). Dewis, J. y Freitas, F. (1970). (Métodos físicos y químicos de análisis de suelos y aguas). Boletín sobre suelos Nº 10. Roma: FAO. Fournier, A. J. 2011. Soil Erosion: Causes, Processes, and Effects Environmental Science, Engineering and Technology. Nova Science Publishers, Inc (US). Editorial: Nova Science Publishers, Inc (US). García, P. F. (2004). Cultivo continuo en siembra directa o rotaciones de cultivos y pasturas en suelos pesados del Uruguay. Rev. Científica Agropecuaria 8(1),23-29. Fac. de C. Agrop.-UNER, Argentina. Conferencia invitada al XIX Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo y 2o. Congreso Nacional sobre Suelos Vertisólicos, ParanáEntre Ríos. Gobernación del Huila. Secretaría de Gobierno. (2005). POT de los municipios del sur del Huila. Neiva, Huila. Gema. (2006). Grupo de Exploración y Monitoreo Ambiental. Caracterización de la biodiversidad proceso Corredor Biológico entre Los PNN Puracé y Cueva de los Guácharos (Huila), Colombia. Informe Técnico. Instituto de Investigación de Recursos Biológicos - Alexander von Humboldt. Villa de Leyva. Hart, G.E. (1984). Erosion from simulated rainfall on mountain range- land in Utah. J. Soil and Water Conserv. 39,330-334.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 41 - 52

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Incidencia de la Anisotropía en la detracción de agua de un sistema léntico o lótico por acciones antrópicas, determinada mediante modelación numérica Incidence of the anisotropy in the detraction of water of a lentic or lotic system by anthropic actions, determined through numeric modeling Héctor Fabio Aristizábal Rodríguez1; Carlos Alberto Escobar Chalarca2; Pedro Martínez Santos3 Fecha de recibo: 23-01-2015 Fecha de aceptación 20-08-2015

Resumen

Abstract

Para estimar la cantidad de agua detraída de los humedales y ríos (sistemas léntico y lótico) que produce el aprovechamiento de aguas subterráneas, existen metodologías analíticas que incluyen como hipótesis la isotropía del medio en el plano XY, limitadas a condiciones particulares. En la actualidad, los modelos numéricos permiten considerar escenarios de simulación amplios y complejos. Por lo tanto, en este trabajo se propone determinar la importancia de incluir la anisotropía del medio en este proceso antrópico. La implementación se hizo en predios de las Haciendas Ginebra y San Felipe en el municipio de Tuluá, Valle del Cauca, Colombia, y se modeló con el paquete RIVER de la herramienta MODFLOW. Los resultados muestran la existencia de anisotropía, con valores para la conductividad hidráulica de Kx=1,9 m/día y Ky=0,75 m/día. Se concluye que la anisotropía influye directamente en esta estimación y se sugiere que sea incluida en análisis similares para garantizar la sostenibilidad ambiental del sistema. Palabras clave: anisotropía; sistemas lénticos y lóticos; pozo; MODFLOW; conductividad hidráulica; coeficiente de almacenamiento.

To estimate the amount of water subtracted wetlands and rivers (lentic and lotic systems) produced by the use of groundwater, there are analytical methodologies that include the hypothesis of the isotropy of the medium in the XY plane, limited to particular conditions. Currently, numerical models allow considering scenarios of large and complex simulation. This research aims to determine the importance of including the anisotropy of the medium in this anthropic process. The implementation was done on grounds of Haciendas Ginebra and San Felipe in the municipality of Tulua, Valle del Cauca, Colombia and modeled with the mudflow package RIVER tool. The results show the existence of anisotropy values for hydraulic conductivity Kx = 1.9 m / day and Ky = 0.75 m / day. We conclude that the anisotropy directly influences the estimate and suggests inclusion in similar analyzes to ensure environmental sustainability of the system. Keywords: Anisotropy, lentic and lotic systems, modflow, hydraulic conductivity, storage coefficient.

1 Colombiano. Ph.D en Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca, Santiago de Cali, Colombia. Correo electrónico: hector-fabio.aristizabal@cvc.gov.co, aristizabalr67@gmail.com 2 Colombiano. Ph.D en Ciencias Agropecuarias, profesor asociado, dedicación exclusiva, Departamento de Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. Palmira, Colombia. 3 Español. Ph.D en Hidrogeologia, profesor titular, Departamento de Geodinámica, Universidad Complutense de Madrid. Madrid, España.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 53 - 60

INTRODUCCIÓN Siendo el Valle del Cauca un relleno de sedimentos aluviales cuaternarios y terciarios, es importante adelantar investigaciones que involucren la determinación de la variabilidad de la conductividad hidráulica, entendida como la facilidad con que el acuífero transmite agua. Se debe tener presente que la mayor parte del agua extraída de los acuíferos procede de dos fuentes: la escorrentía subsuperficial que constituye el flujo base de los ríos y el agua almacenada en los embalses subterráneos, cuyo desequilibrio ocasiona impactos ambientales irreparables. Los avances tecnológicos de la última década permiten contar con modelos numéricos para simular los principios fundamentales que rigen el sistema acuífero-río, en los cuales se puede incluir el análisis de la anisotropía del medio. Por lo anterior, el objetivo del proyecto realizado se centró en evaluar la incidencia de la anisotropía en la detracción de agua de un sistema hídrico superficial, por efecto el aprovechamiento subterráneo.

Rí

Tu l

uá

PTAR Tuluá

LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO Esta zona se localiza en el departamento del Valle del Cauca, Colombia, en la cuenca del río Tuluá, la cual limita al norte con las cuencas de los ríos Morales y Bugalagrande; al sur con las cuencas de la Quebrada San Pedro y el río Guadalajara; por el oriente con el departamento del Tolima; y al occidente con el río Cauca y las cuencas de los ríos Piedras y Riofrío.

Figura 1. Localización de la zona de estudio Fuente: Autores

El estudio se desarrolló específicamente en las Haciendas San Felipe y Ginebra, localizadas cerca de la planta de tratamiento de aguas residuales del municipio de Tuluá, aguas abajo de la cabecera municipal, parte central del departamento del Valle del Cauca, Colombia Figura 1. METODOLOGÍA Para desarrollar el trabajo propuesto se eligió una zona que cuenta con el pozo de producción codificado por la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca, CVC, como Vtu-132, con una profundidad de 85 metros, localizado en la Hacienda Ginebra a 580 metros del río Tuluá en sentido Norte. Las coordenadas del pozo son: Norte 946,750 - Este 1,096,110. (Aristizábal, 2015). El diseño requerido para el levantamiento de información incluyó la construcción de tres pozos de monitoreo identificados como PM1, PM2 y PM3, ubicados en diferentes direcciones entre el pozo de producción (Vtu 132) y el río Tuluá Figura 2.

Figura 2. Diseño experimental Fuente: Autores La información levantada en campo y la existente, permitieron realizar la calibración del modelo numérico MODFLOW (Harbaugh, 2005) para el medio Isótropo (conductividad hidráulica K, igual en el eje X y en el eje Y) y Anisótropo (Kx≠Ky). Se realizó la calibración en régimen permanente y su resultado se convirtió en las condiciones iniciales

H. Aristizabal, C. Escobar, P. Martínez: Incidencia de la anisotropía en la detracción de agua de un sistema léntico o lótico por acciones antrópicas, determinada mediante modelación numérica

de los modelos calibrados en régimen transitorio. La información de la prueba de bombeo se realizó entre el 25 de febrero y el 1 de marzo de 2013.

Estimación en condiciones de campo de la conductividad hidráulica saturada del lecho de río (Kzrío)

Por último, se estimaron los caudales detraídos del río Tuluá al aplicar los modelos obtenidos.

Para calcular el parámetro denominado conductancia requerido en el módulo RIVER del modelo numérico MODFLOW, se realizaron mediciones en el lecho del río que permitieron estimar el valor de la conductividad hidráulica saturada, tal y como se evidencia en la figura 5.

RESULTADOS Construcción de los pozos de monitoreo - piezómetros Con apoyo de los técnicos y contratistas del grupo de Recursos Hídricos de la Dirección Técnica Ambiental de la CVC, se construyeron manualmente los pozos de monitoreo en los puntos indicados. La profundidad total de cada perforación alcanzó los 7 metros Figura 3.

Figura 3. Construcción de los pozos de monitoreo -Piezómetros Fuente: Autores

Obtención de información básica primaria -Toma de información espacio-temporal de niveles de agua. Se midió de manera periódica el nivel de agua en los puntos seleccionados, una o dos veces por mes, durante 2.5 años (enero 2012 - agosto 2014). El comportamiento medio mensual de los niveles medidos, en términos de cota sobre el nivel del mar, se presenta en la Figura 4.

Figura 5 Estimación de la conductividad hidráulica saturada del lecho del río Tuluá. Fuente: Autores

Los valores obtenidos presentan una variación entre 144 a 576 m/día. Determinación del número de Capas Hidrogeológicas Estudios realizados por (INGEOMINAS, 1976) definen que existe una capa hasta los 100 m de profundidad caracterizada por tener resistividades entre 30 a 60 Ωm, equivalente a gravas + arenas, arenas o arcillas + rodados. Para validar lo indicado se adelantaron durante 5 días sondeos electromagnéticos con el equipo EM 34 Figura 6. Los resultados obtenidos de resistividad en la Dirección Horizontal (DH) y Vertical (DV) variaron entre 30 a 60 Ωm, corroborando lo obtenido por INGEOMINAS.

Figura 4. Comportamiento piezométrico del agua en los sitios medidos Fuente: Autores

Para el objeto de este trabajo y teniendo en cuenta lo anterior, se definió que hasta los 100 m de profundidad existen materiales considerados similares, por lo tanto se debe trabajar en la modelación con una única capa que define la unidad acuífera.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 53 - 60

Figura 7. Prueba de bombeo, pozo Vtu-132 Fuente: Autores Figura 6. Medición electromagnética en la zona de estudio. Fuente: Autores

Recarga de agua al acuífero La modelación realizada incluyó los resultados del estudio realizado por (Jaramillo, 2006) en la cuenca del río Tuluá, en donde se estimó que el valor de recarga era igual a 251 mm/año (0,7 mm/día). Calculo de la evaporación Esta información fue suministrada por la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca, CVC. Por lo tanto, en la modelación se incluyó un valor de 1400 mm/ año (3,8 mm/día). Prueba de bombeo

Condiciones de contorno del modelo Las condiciones de contorno se determinaron, analizando el área de influencia considerada. Para el caso particular de este trabajo, el área de influencia de la calibración en régimen permanente cubrió desde las inmediaciones de la cabecera del municipio de Tuluá hasta el río Cauca en sentido Este – Oeste, y en sentido Norte - Sur desde el río Tuluá hasta los límites de la cuenca del río San Pedro. Las condiciones de contorno del modelo se presentan en la Figura 8. Norte: Sur: Este: Oeste:

River – Río Tuluá No flujo Cabeza constante, correspondiente a la equipotencial 960 msnm River - Río Cauca

Las características de la prueba de bombeo se realizaron entre el 25 de febrero al 1 de marzo de 2013, se describen a continuación: Se realizó a caudal constante (40 l/s) con una duración de 96 horas incluidas las 24 horas de la fase de recuperación. Inició a las 12:00 horas del mediodía del día 25 de febrero hasta las 12:00 horas del mediodía del día 28 de febrero de 2013; posteriormente se midió la recuperación del pozo en las siguientes 24 horas, finalizando el 1 de marzo de 2013 Figura 7.

Figura 8. Condiciones de contorno del modelo Fuente: Autores

H. Aristizabal, C. Escobar, P. Martínez: Incidencia de la anisotropía en la detracción de agua de un sistema léntico o lótico por acciones antrópicas, determinada mediante modelación numérica

Discretización del modelo Se estableció una discretización de 100 filas * 100 columnas para el modelo general, quedando celdas de 80 m *80 m. Para el área de estudio se refinó la malla quedando de 20 m de ancho * 10 m de alto Figura 9.

se incluyeron dos zonas hidrogeológicas diferentes Figura 11.

Figura 9. Discretización del modelo Fuente: Autores

Definición de las zonas de balance de agua (Zone Budget)

Figura 11. Zonas hidrogeológica Fuente: Autores

En la Figura 10 se presentan las zonas identificadas dentro del modelo en el cual se realizaron los balances de agua; específicamente se evaluó la zona 4 o zona de la investigación.

Pozos de observación Para realizar la calibración de los modelos en régimen permanente se tuvieron en cuenta las mediciones realizadas en seis pozos de observación, en donde se incluyeron los tres piezómetros del área de estudio. La Tabla 1 presenta los valores de cota de cada pozo que se emplearon en la calibración. Tabla 1: Pozos de observación y su medición

Pozo

Norte

Este

Vtu-127

948340,00

1095000,00

Vtu-132

946807,00

1096067,00

Vtu-147 Vtu-PmH1 Vtu-PmH2 Vtu-PmH3

Fuente: Autores.

948780,00 947090,64 946598,75 947093,08

1094330,00 1096270,08 1096286,58 1096107,23

Valor de la medición 934,22 931,29 944,25 942,20 945,00 942,00

Figura 10. Zonas de balance de agua del modelo Fuente: Autores

Proceso de calibración del modelo en régimen permanente, medio Isótropo

Definición de zonas hidrogeológicas

Se hizo la calibración del área general del estudio realizando “paso a paso” las iteraciones en régimen permanente, considerando las conductividades del plano XY iguales, hasta encontrar q el comportamiento

Teniendo en cuenta que el comportamiento piezométrico cercano al río Cauca difiere del comportamiento general,

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 53 - 60

modelado fuera similar al observado. El balance de agua obtenido certificó la condición de “río ganador” en el tramo de estudio definido como zona 4. El caudal entregado por acuífero al río Tuluá es del orden de 13 l/s. Los valores de los parámetros hidrogeológicos calibrados son: Conductividad Hidráulica, Zona 1: Kx=Ky= 1,4 m/ día y Zona 2: Kx=Ky= 5 m/día Proceso de calibración del modelo en régimen permanente, medio Anisótropo La calibración del modelo en régimen permanente para el medio Anisótropo se realizó por dos vías; la primera consistió en correr el modelo empleando el módulo ANISOTROPY que viene incluido en la herramienta MODFLOW, para determinar la existencia de anisotropía Ky/Kx en la zona de estudio. La segunda vía fue similar a la calibración realizada para el medio Isótropo, en donde se realizaron “paso a paso” las iteraciones en régimen permanente, pero considerando las conductividades del plano XY diferentes, hasta encontrar q el comportamiento modelado fuera similar al observado. Al calibrar el modelo empleando el módulo ANISOTROPY, este entrega como resultado la relación de anisotropía de manera porcentual, pero no los valores específicos de las conductividades hidráulicas en las direcciones X y Y, que la originan. La estimación de la anisotropía del plano XY por esta vía entregó un valor de la relación entre las conductividades hidráulicas Ky/Kxdel 35%. Al realizar la calibración del modelo por la segunda vía, se obtuvo el balance de agua para el medio Anisótropo, en donde de igual forma se certifica la condición de “río ganador” en el tramo de la zona de estudio (Zona 4). El caudal entregado por acuífero al río Tuluá es del orden de 17,9 l/s. Los valores de los parámetros hidrogeológicos obtenidos se presentan en la Tabla2.

Tabla 2: Valores de los parámetros hidrogeológicos calibrados y relación de anisotropía Conductividad Hidráulica (m/día) - Zona 1

Kx/Ky

1,9

0,75

2,53

Fuente: Autores

(Ky/ Kx)*100 39,5 %

Proceso de calibración del modelo en régimen transitorio, medio Isótropo y Anisótropo La calibración de los modelos en régimen transitorio (Isótropo y Anisótropo) se realizó sobre la prueba de bombeo existente. • Periodo de calibración y simulación del modelo La calibración en régimen transitorio se hizo para el tiempo de duración de la prueba de bombeo que fue de cuatro (4) días; tres (3) días de aprovechamiento del pozo y un (1) día de recuperación. • Medio Isótropo, régimen transitorio Se realiza el proceso de ajuste de la calibración de la prueba de bombeo, realizando las iteraciones “paso a paso” con el apoyo del modelo MODFLOW, considerando las conductividades hidráulicas iguales en el plano XY (medio Isótropo). Los valores obtenidos para los parámetros hidrogeológicos se resumen en la Tabla 3. Tabla 3: Valores de los parámetros hidrogeológicos calibrados

Conductividad Hidráulica (m/día) Kx=Ky

Coeficiente de Almacenamiento Sy

1,4

0,0012

Fuente: Autores

• Medio Anisótropo, régimen transitorio Se realizó la calibración “paso a paso” de los niveles medidos en la prueba de bombeo, considerando el medio Anisótropo con apoyo de la herramienta MODFLOW. Los valores obtenidos para los parámetros hidrogeológicos se presentan en la Tabla 4.

H. Aristizabal, C. Escobar, P. Martínez: Incidencia de la anisotropía en la detracción de agua de un sistema léntico o lótico por acciones antrópicas, determinada mediante modelación numérica

Tabla 4: Valores de los parámetros hidrogeológicos calibrados y relación de Anisotropía

Parámetro Hidrogeológico Conductividad Hidráulica m/día

Coeficiente de Almacenamiento Sy

1,9

0,75

0,0012

RELACION DE ANISOTROPIA

Kx/Ky

2,53

(Ky/Kx)*

39,5 %

Fuente: Autores

100

Figura 13. Detalle de la fase de aprovechamiento de la prueba de bombeo desde la cota 936 msnm, los puntos negros corresponden al medio Isótropo y los puntos verdes al medio Anisótropo. Fuente: Autores

Aunque los dos modelos presentan calibraciones semejantes (Isótropo y Anisótropo), se verificó que el modelo Anisótropo interpretó con mayor certeza la evolución de la prueba de bombeo (Figuras 12, 13 ,14 y 15)

Figura 14. Detalle de la fase de aprovechamiento de la prueba de bombeo desde la cota 932,5 msnm. Los puntos negros corresponden al medio Isótropo y los puntos verdes al medio Anisótropo. Fuente: Autores

Figura 12. Calibración de la prueba de bombeo, Los puntos negros corresponden al medio Isótropo y los puntos verdes al medio Anisótropo. Fuente: Autores

Figura 15. Detalle de la fase de recuperación de la prueba de bombeo. Los puntos negros corresponden al medio Isótropo y los puntos verdes al medio Anisótropo. Fuente: Autores

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 53 - 60

Conclusiones

Referencias

Con base en los monitoreos de los niveles de agua subterránea y superficial realizados durante dos y medio años, se logró determinar que el río Tuluá en el tramo de estudio, se comporta como un río ganador.

Aristizábal, H.F. (2015). Incidencia de la anisotropía en la detracción de agua de un sistema léntico o lótico por acciones antrópicas. (Tesis doctoral). 180 p. Valle del Cauca, Colombia.CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL VALLE DEL CAUCA, CVC. (1977). Hidrogeología del Valle del río Cauca entre Buga y Cartago.Cali.

Con apoyo de la herramienta MODFLOW se obtuvieron las condiciones iniciales del acuífero, mediante la calibración en régimen permanente de dos (2) modelos, uno para el medio Isótropo y otro para el medio Anisótropo. Teniendo como insumo la información de la prueba de bombeo realizada, se obtuvieron dos (2) modelos calibrados en régimen transitorio, concluyendo que los mejores resultados se lograron con el modelo Anisótropo, en donde la conductividad hidráulica Kx es 2,5 veces mayor a Ky. Estos modelos permiten realizar los escenarios de simulación planteados. Los resultados obtenidos deben tomarse como base para profundizar en la estimación de la Anisotropía en acuíferos aluviales.

Harbaugh, A. W. (2005). MODFLOW-2005, The U.S. Geological Survey. Modular Ground-Water Model— the Ground-Water Flow Process. Chapter 16 of Book 6. Modeling techniques, Section A. Ground Water U.S. Geological Survey Techniques and Methods 6–A16. Virginia, Estados Unidos. INGEOMINAS. (1976). Geoeléctrica entre Buga y Cartago. Cali. Jaramillo, M. F., Aristizábal, H. F.(2006). Aplicación metodológica para la estimación de la recarga potencial por precipitación en la zona centro del Valle del Cauca. Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente, 5, 39-43.

Evaluación de dos niveles de proteína en dietas para juveniles de Sabaleta Brycon Henni (Eigenmann, 1913) Evaluation of two levels of protein in diets for the Sabaleta Brycon Henni juveniles (Eigenmann, 1913). María Cristina, Aguirre Gaviria1; Muñoz Arroyave Luz Elena2 Fecha de recibo: 10-06-2015 Fecha de aceptación 23-10-2015

Resumen

Abstract

Este experimento se realizó con el objeto de evaluar dos niveles de proteína en juveniles de sabaleta (Brycon henni), con dos dietas formuladas semipurificadas con proteína del 24% y del 26%. Se utilizaron 132 peces obtenidos del medio natural, con peso de 1-3g, 3,1-5g, 5,1-7g,con 22 peces por canaleta (3 réplicas). Los animales se aclimataron a las condiciones de confinamiento de la Estación Piscícola de UNISARC, alimentados con fito y zooplancton obtenido de los estanques de la estación piscícola durante un mes, y luego se les ofreció alimento cinco veces al día. Al final del periodo se pesaron y sacrificaron los animales para determinar la tasa específica de crecimiento (SGR), la supervivencia, la tasa de eficiencia proteica (TEP), el consumo diario de alimento (CDA), los factores de conversión alimenticia (FCA) y de condición (K), la ganancia de peso porcentual (GP), el consumo diario de proteína/pez (GPD), el índice hepatosomático (IHS), el contenido de grasa (GM) y el índice viscerosomático (IVS). Los resultados se evaluaron con un diseño de bloques al azar, se tomó por bloques el rango de peso, con una curva de normalidad de pesos, compuesto por 2 tratamientos, con 3 repeticiones. El tratamiento con proteína del 24% mostró mejores características en la ganancia de peso día, GP, TEP y FCA. El alimento con proteína del 26% presentó mejores valores para las características SGR, K, IHS, IVS, CDA y DGP. La sobrevivencia para los tratamientos fue del 100%. Los resultados del experimento no arrojaron diferencias significativas (p< 0.05) para ninguna de las variables estudiadas. Palabra clave: alimentación animal; proteína; Bryconhenni; peces.

This experiment was conducted in order to evaluate two levels of protein in juvenile sabaleta, (Brycon henni) with two diets formulated semi-purified with 24% and 26% protein. 132 fishes were used obtained from the wild, with a weight of 1-3g, 3,1-5g, 5,1-7g, with 22 fish per channel (3 replicates). The animals were acclimated to the conditions of confinement of the fish station UNISARC fed with phytoplankton and zooplankton obtained from the ponds of the fish station for a month and then offered food, five times a day for 30 days. At the end of this period the animals were weighed and slaughtered for determining specific growth rate (SGR), survival, protein efficiency ratio (TEP), daily feed intake (CDA), feed conversion (FCA) condition factor (K), percent weight gain (GP), daily consumption of protein / fish (GPD), hepatosomatic index (IHS), fat (GM), viscerosomatic Index (IVS). The results were evaluated as a randomized block design, block taking the weight range with a normal weight curve, comprising 2 treatments, with 3 replications. Treatment with 24% protein showed better characteristics in weight gain day, GP, TEP and FCA. Food with 26% protein showed better values for properties SGR, K, IHS, IVS, CDA and DGP. Survival for both treatments was 100%. The experiment results indicated that no significant differences (p <0.05) occurred in any of the variables studied Keywords: diet; protein; Brycon henni

1Colombiana. Zootecnista, Especialista en Gestión y Producción Acuícola. Universidad Rural y Agropecuaria de Colombia. Unisarc, Docente Universitaria, Instructora Centro Sector Agropecuario. SENA Risaralda. Correo electrónico:macriag@misena.edu.co 2. Colombiana. Bióloga marina, Especialista en Gestión y Producción Acuícola. Universidad Rural y Agropecuaria de Colombia. Unisarc, Docente Facultad Ciencias Pecuarias, Unisarc. Correo: bilogia@unisarc.edu.co

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 61 - 68

INTRODUCCIÓN La acuicultura ha tenido gran auge en el ámbito mundial en los últimos años. (FAO, 2012). La sabaleta (Brycon henni) (Eigenmann, 1913) es un pez migratorio que habita en la cuencas y microcuencas del Magdalena-Cauca, Pacífico (Anchicayá), Cajambre, Calima, San Juan, Cubarradó, Dagua, Patía, Mira y región cafetera de Colombia y es, tal vez, la especie más representativa, por encontrarse en aguas limpias y transparentes con temperaturas entre 18oC y 28oC, y concentraciones de oxígeno disuelto (OD) entre 6 y 10 mg/L (Builes y Urán, 1974;Perdomo, 1978; Builes y Lara, 1980). Su importancia económica se debe, no solo a la calidad de su carne, sino también a un asunto cultural. Desde el punto de vista científico existen vacíos sobre su biología, aspectos tróficos y estado actual de las poblaciones (Montoya et al, 2006). MATERIALES Y MÉTODOS Ubicación. El trabajo se realizó en la Estación Piscícola de UNISARC, localizada en el municipio de Santa Rosa de Cabal (Risaralda, Colombia), a los 04.91371° LN y 075.62399° LW a 1.701(msnm), con una temperatura media de 19ºC y una precipitación media anual de 2305mm/año. Periodo experimental y tratamientos. El experimento tuvo una duración de 60 días, 30 de acostumbramiento y 30 para la recolección de la información. Además se utilizaron dos dietas con inclusión de proteína del 24% y 26%. Animales y manejo. Se capturaron 132 juveniles de sabaleta B. henni, obtenidos del medio natural, en el municipio de Santa Rosa de Cabal de la quebrada El Jazmín. El acostumbramiento se realizó por 30 días, alimentados con fito y zooplancton obtenido de los estanques de la estación piscícola. Se evaluaron los parámetros de: índices corporales, temperatura, pH, dióxido de carbono, OD, amonio, alcalinidad, transparencia y dureza. El control de los parámetros físicoquímicos de las canaletas se realizó con el equipo Hatch (Modelo FF-1ACat No. 2430-02). A los animales llegados a la estación se les realizó un examen fisiológico en el laboratorio de Biología de Unisarc para constatar sus características externas e internas. Procedimiento Se adecuaron 3 canaletas de 5 m de largo, 1,5 m de ancho, y profundidad máxima de 0,7 m, y mínima de 0,4 m. Cada canaleta tuvo 3 subdivisiones en malla de

polietileno calibre 0,5 y se cubrió con malla de protección antipájaros. Para la recepción de los animales se lavaron y desinfectaron las canaletas. Los peces se seleccionaron por grupos, separados en rangos de peso de: 1-3 g;3,1-5 g; 5,1- 7 g, y sometidos a una solución salina del 1% (Vásquez, 2001), luego se llevaron al proceso de aclimatación durante 30 días y se distribuyeron por bloques. Las dietas se diseñaron tomando como referencia las desarrolladas por Vásquez et al. (2002), con la utilización de ingredientes semipurificados, donde se tomaron la caseína y la gelatina como fuentes de proteína, la dextrina como fuente de carbohidratos, el aceite vegetal y de pescado como fuente de lípidos, premezclas de vitaminas y minerales, y carboximetil celulosa como aglutinante, no nutritivo. La elaboración de las dietas se realizó separando primero los minerales micro y macro componentes para poderlos mezclar finalmente, luego se agregaron los aceites y 600 ml/kg de agua hasta obtener una mezcla homogénea que se pasó por una extrusora y de la cual se obtuvieron gránulos de 3mm. Dado que no se conocía el comportamiento de las frecuencias alimenticias, se optó por alimentar así: 8 a.m., 10 a.m., 12 p.m., 2 p.m. y 4 p.m. durante 30 días y el alimento se suministró en relación a la biomasa de los individuos. Todas las dietas fueron similares en aspectos como estabilidad en el agua, textura, tamaño de la partícula, ingredientes utilizados y niveles de nutrientes con excepción de la proteína. Se calculó la energía digestible, utilizando los datos de la materia seca y composición de nutrientes de las materias primas y valores fisiológicos estándar de la energía digestible para peces, sugeridos por De Silva y Anderson (1995). Técnicas y procedimientos Para evaluar los índices corporales se realizó toma de peso y talla, sacrificando el 10% de los peces de cada tratamiento, luego se procedió a hacer el pesaje de vísceras, grasa e hígado y se calcularon los siguientes índices de crecimiento: 1. Tasa específica crecimiento en peso (SGR) Pf -Po TEC = X 100 Días Donde: Pf = Peso promedio de los peces en el día t. Po= Peso promedio de los peces al inicio.

M. Aguirre, Muñoz L. Elena: Evaluación de dos niveles de proteína en dietas para juveniles de Sabaleta Brycon henni (Eigenmann, 1913)

2. Supervivencia (%): SUP(%)=

Donde

Nf Ni

PC = Proteína consumida durante todo el experimento. Nf = Número final de peces.

X 100

Donde Nf = Número final de peces. Ni = Número inicial de peces.

9. Índice hepatosomático (IHS). Peso del hígado (g) IHS= X 100 Peso de peces (g)

3. Tasa de eficiencia proteica (PER) TEP=

Pg Psp

10. Contenido de grasa (GM).

Donde

GM=

Pg. = Peso fresco ganado por el pez. Psp = Peso seco de la proteína en el alimento suministrado. 4.

Consumo diario de alimento (CDA o DFI). DFI=

Pa X días Nf

Pa: Peso del alimento ingerido (calculado en base seca en este estudio). Nf: número final de peces (Hepher, 1993) Pa: Peso de alimento ingerido 5. Factor de conversión alimenticia (FCA o FCR) FCA= Alimento aparentemente Incremento en peso (g).

consumido

(g)

6. Factor de condición (FCoK). K=

Pt X 100 Lt3

Donde Pt = Peso promedio de los peces al tiempo t. Lt = Longitud promedio de los peces al tiempo t. 7. Ganancia de peso porcentual (GP o WG). WG(%)=

Pf - Po Pf

X 100

Donde Pf= Peso promedio de los peces en el día t. Po = Peso promedio de los peces al inicio. 8. Consumo diario de proteína/pez (GPD o PG). GPD =

PC(g) Tiempo (días) X Nf

Peso de la grasa mesentérica (g) X 100 Peso de peces (g)

11. Índice viscerosomático (IVS) IVS=

Peso de las vísceras (g) X 100 Peso de peces (g)

Para el cálculo de los índices hepatosomático, grasa y viscerosomático se sacrificaron el 5% del número de animales de cada unidad experimental y de forma individual se tomó el peso del hígado, la grasa y vísceras para el cálculo respectivo. Para la toma de resultados de los índices hepatosomático, grasa y viscerosomático, se realizó el pesaje en forma independiente de cada uno de ellos, logrando los resultados obtenidos. Análisis químico. En el laboratorio de nutrición de la Corporación Universitaria de Santa Rosa de Cabal Unisarc, se tomaron los parámetros fisicoquímicos del agua, determinando los siguientes parámetros en las dietas experimentales: Extracto etéreo (AOAC-930.39, 2006b), y energía bruta a través de bomba calorimétrica con chaqueta seca (CAL2k®). En el Laboratorio de Nutrición Animal de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, se determinó humedad (AOAC-930.15, 2006b) y proteína cruda-Kjeldahl (AOAC-2001.11, 2006b). En el Laboratorio de Aguas y Alimentos de la Universidad Tecnológica de Pereira, se determinó el fósforo por el método de fotométrico-cloruro, estañoso y calcio por el método de absorción atómica, llamas de óxido nitroso-acetileno realizado. Tipo de diseño. Se utilizó un diseño de bloques al azar, determinados por bloques según su rango de peso, con una curva de normalidad de pesos, compuesto por 2 tratamientos, con 3 repeticiones para un total de 6 unidades experimentales con 22 animales cada una. La evaluación del crecimiento de los juveniles se realizó en 30 días, tiempo en el cual tomaron registros de los

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parámetros a evaluar y se realizó el control de parámetros fisicoquímicos de las canaletas. Análisis estadístico. Con los datos obtenidos se creó una base de datos en el programa Excel, que se exportó al paquete estadístico SAS (Statistical analysis system 1.0). Las variables evaluadas se analizaron a través de la técnica de análisis de varianza y los promedios de los tratamientos por medio de la prueba de comparación de Tukey al 5%. Resultados No se presentaron diferencias significativas en ninguna de las variables analizadas Tabla 1. Tabla 1: Características evaluadas.

Variable

Media

Ganancia de peso día

24%

0,5503

0,043g

+/- 0,015

TEP

26%

24%

0,5398

4,01 g

+/- 0,330

4,3g

+/- 2,01

SGR o TEC CDA

26%

0,4752

1,10% 3,6

+/- 0,95

+/- 8,45

0,2226

FCA

24%

0,4775

24%

0,5477

51,3%

0,3698

1,5%

26%

0,6357

GPD

26%

0,2875

IVS

24%

0,9099

IHS

Fuente: Autores

26%

1,5

2,2g

1,03%

+/- 0,27

+/- 0,79 +/- 1,04

+/- 0,38

+/- 0,63

Donde: ME: Mejor dieta. P: Probabilidad y DE: Desviación estándar. El contenido de grasa mesentérica no se calculó debido a que se presentó en solo dos animales de los sacrificados. El porcentaje de supervivencia presentado fue del 100% para los dos tratamientos. Análisis fisicoquímico del agua Temperatura 24°C, pH 6,5 -7,1, dióxido de carbono 45 mg/lt, dureza 34,2 mg/lt, amonio 0 -0,2 mg/lt, OD, disuelto 10 mg/lt, alcalinidad 51,3 mg/lt totalmente transparentes. Discusión de los resultados Índices corporales evaluados La ganancia de peso/día (g) mostró valores comprendidos

entre 0,8g/d y 1,7 g/d en los dos tratamientos. Se observó mayor ganancia de peso/día promedio con la proteína del 24% de 0,43 g, similar a los resultados logrados por Saint-Paul y Werder (1981) 1,2 y 0,8 g/día para el cultivo de Brycon melanopterusa y 1,0 g/día reportado para Matrinchã (B. orbignyanus). La ganancia de peso comúnmente observadas en etapa de crecimiento, 0,6 g/día para Brycon sp (NRC 1993; Sa (2000), utilizando proteína de 24% a 42% en B. Orbignyanus se observó ganancias de peso, 0,3g /pez/día. López et al.(2004), en juveniles de B. amazonicus, se obtuvo una ganancia de peso de 0,59 y 0,35 g/día. En estudios realizados por Zaniboni, et al., (2006), el aspecto nutricional del engorde se evaluó para los niveles de proteína bruta (que variaron entre 24% y 42%) durante la alimentación de B. orbignyanus se observó que el mejor desempeño ocurrió con 29% de proteína bruta, con aumento de peso de 0,26 ± 0,1 g. Vásquez et al. (2004), afirman que el crecimiento tomado como porcentaje de incremento en peso es uno de los índices más importantes en los estudios de requerimientos nutricionales, por lo tanto se dio un resultado práctico del efecto del nutriente evaluado y se tomó como base para las comparaciones de eficiencia en la mayoría de estudios de este tipo. Tucker (1999), indicó que la tasa de crecimiento instantáneo es generalmente mayor durante las fases larval y juvenil y se disminuyó conforme se aumentó el peso corporal. Estos resultados sugieren que la B henni tuvo un comportamiento similar con las especies comparadas del mismo género utilizando dietas con nivel de proteína del 24%, lo que se puede sugerir que existe mayor nivel de asimilación con proteínas con valores inferiores en la dieta consumida, según lo reportado por López et al., (2004). Los valores de la tasa específica de crecimiento fluctuaron entre 2,7% y 4,7% con un promedio de 4,01%, y la proteína del 26% para la sabaleta B. henni. Estudios realizados por García et al. (2010) reportan en larvas de B. sinuensis una tasa específica de crecimiento 5,8 ± 0,4%/día alimentadas con larvas de bocachico. Sa (2000), trabajó dietas semipurificadas y observó mejor desempeño de crecimiento con 29% de proteína en juveniles de piracanjuba (B orbignianus). En matrinxã, (Bryconcephalus), Cyrino, et al., (1986), se evaluó la substitución parcial y total de las fuentes de proteína animal por ingredientes de origen vegetal en dietas isoproteicas (35% de proteína bruta) e isocalóricas (3200 kcal ED/kg). Además se observó que el crecimiento era semejante e independiente de la fuente proteica. Las diferencias en los resultados de estos trabajos posiblemente se relacionan con el sistema de cultivo, la composición y tipo de alimentos, talla inicial, densidad, temperaturas y tiempo de cultivo (Rossi, 2010). Estos resultados muestran que la B. henni mantiene una tasa de crecimiento similar a los resultados obtenidos con especies del género.

M. Aguirre, Muñoz L. Elena: Evaluación de dos niveles de proteína en dietas para juveniles de Sabaleta Brycon henni (Eigenmann, 1913)

Se observó un porcentaje de supervivencia del 100% en un periodo de 30 días. En estudios realizados por López et al., (2004), en juveniles Brycon siebenthalae, se reportó que la sobrevivencia no estuvo asociada a la composición de las dietas experimentales, sino a causas de estrés. García et al. (2010), en larvas de B. sinuensis alimentadas con larvas de Prochilodus magdalenae se reporta una tasa de supervivencia de 84,2% y 86,7%. Burgos et al. (2006) reportó una tasa de sobrevivencia de 96,1±4,2% en culto B. sinuensis, utilizando alimentos con proteína del 28%. Con los resultados obtenidos y en comparación con animales del género Brycon se pudo resaltar que B. henni es apto para cultivar en cautiverio, por sus altos índices de supervivencia siempre y cuando se les proporcione un manejo adecuado y los requerimientos nutriciones necesarios para su desarrollo. La variable Factor de condición mostró valores entre 0,8% y 2,4% obteniendo mayor porcentaje en dietas con proteína del 26%, con un índice de robustez del 1,5. Estudios realizados por Nieto (2012), en juveniles de B. amazonicus alimentados con proteína del 30% mostró valores entre 6,99 y 10,0, sin presentar diferencias significativas entre los tratamientos. Mercado et al.(2006), reportaron para el cultivo de B. sinuensisun factor de condición de 0,08±0,03, sin presentar diferencias significativas entre tratamientos, se utilizaron alimentos con proteína del 28% y además cita: «el factor de condición es altamente variable, incluso, usando el mismo tratamiento en cultivos controlados, debido a que la influencia de factores internos y externos se acentuó sobre este coeficiente, reflejando variaciones fisiológicas de los individuos en función del medio ambiente, lo que indicó la condición o bienestar de los peces. Además se basó en la hipótesis de que los peces más pesados de una misma talla están en mejor condición que los menos pesados». Los resultados obtenidos con la sabaleta B. henni son similares a los encontrados con los reportados del género Brycon, al igual que las características presentadas para determinar esta variable. La ganancia de peso porcentual (g) mostró valores comprendidos entre 45,9 para la dieta con proteína del 26% y 51,3 para dietas con 24% de proteína. Arbeláez et al.(2009) indicó que se realizó un experimento para evaluar el crecimiento y el metabolismo de las proteínas en juveniles de B. amazonicus, alimentados con dos dietas con diferentes niveles de proteína, del 28% y del 38%. Los resultados mostraron que peces alimentados con PC 24% dieron mejor rendimiento, lo cual se refleja en mayor crecimiento, mayor tasa de crecimiento específico y mejor aumento de peso. Saint - Werder (1981), evaluaron en Brycon sp. dietas con diferentes niveles de proteína (30, 35 y 40%), obteniendo crecimiento promedio de 1,0

g/día con la dieta de 35%, mientras que con las dietas del 30 y 40% las tasas fueron de solamente de 0,5 y 0,3 g/día, respectivamente. Los resultados anteriores concuerdan con los obtenidos para el género B. henni del presente estudio. La variable índice hepatosomático mostró valores que fluctuaron entre 0,71 y 2,19, presentando porcentaje mayor con la proteína del 26% de 1,50. Estudios realizados por Landines et al. (2011), en B. amazonicus, con peso promedio de 180 g y proteína del 20% reporta valores entre 1,39 ±0,14 y 1,85 ± 0,33 de IHS. Nieto (2012), en juveniles de B. amazonicus alimentados con proteína del 30% mostró valores entre 6,99 y 10,04, sin presentar diferencias significativas entre los tratamientos. Arias et al.(2006), reportan el IHS con variaciones no significativas (P< 0,05) a lo largo de los dos años para B. amazonicus en ambos sexos (entre 1,8-0,6% para hembras y 1,6-0,6% para machos), disminuyendo para la época pre-reproductiva. Nieto (2012), en juveniles de B. amazonicus alimentados con proteína del 30% registró valores que fluctuaron entre 1,39 y 1,61, sin presentar diferencias significativas entre los tratamientos. Estos resultados son similares a los encontrados en B. henni, ya que algunos individuos se encontraban en etapa de madurez reproductiva, por lo que se pudo establecer que es apta para para reproducción y manejo controlado en estanques. Los valores del índice viscerosomático fluctuaron entre 0,48 y 2,4, se obtuvo un porcentaje mayor de 1,40 con la proteína del 26%. Estudios reportados por Nieto (2012), en juveniles de B. amazonicus alimentados con proteína del 30% registró valores que fluctuaron entre 6,99 y 8,01, en peces con un peso de 180 g, sin presentar diferencias significativas entre los tratamientos. Landines et al., (2011), reportaron en B. amazonicus una dieta con proteína del 20% y valores entre 7,34±0,15 y 8,2 ± 0,96, sin presentar diferencias significativas. Arias C.J.A et al., (2006), reportan en B. amazonicus una dieta con proteína del 30% y valores entre 0,6 y 1,2, sin presentar diferencias significativas. Estos resultados son similares a los encontrados en la B. henni donde no se reportan diferencias significativas, al igual que en otras especies del mismo género. Índices productivos analizados El consumo diario de alimento (CDA) presentó valores entre 1,98 g/tratamiento/día y 5,7 g/tratamiento/día, encontrándose un mayor consumo con la dieta con inclusión de proteína del 26% de 4,3g. López et al., (2004) reportan en juveniles de B. amazonicus, mayor consumo de alimento con la proteína del 22% con valores de 1,7 y 2,9. Vásquez et al., (2002) indicaron que en los peces, las exigencias de

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proteína para crecimiento pueden variar en función de la especie, hábito alimenticio, estado fisiológico, condiciones de cultivo, fuentes de proteína, fuentes y nivel energético de la dieta, así como también de la metodología utilizada para la determinación. Estos valores son similares a los reportados para B. henni y para el género. La tasa de eficiencia proteica (TEP) mostró valores comprendidos entre 0,91 y 1,10 en los dos tratamientos, se observó una mayor eficiencia con la dieta que con proteína del 24%. Resultados similares fueron obtenidos por López et al. (2004), quienes observaron en B. siebenthalae diferencias en las cantidades de proteína de la dieta que fueron convertidas en peso corporal en los diferentes tratamientos (PER), siendo la dieta con el 22,3% de proteína y 3,2 kcal ED/gr la que tuvo el mejor comportamiento con 2,9; el valor más bajo, 1,7 se observó para la dieta con la mayor concentración de proteína 25,5%, y se registró una ganancia de peso de 1,7 gr por cada gramo de proteína consumido. López et al (2004), en juveniles de B. siebenthalae, reportó que los datos para la eficiencia alimenticia evidenciaron un aumento de PB de 17 a 23%, lo cual mejoró la eficiencia alimenticia, pero con valores superiores disminuyó. Al igual que lo observado con la sabaleta B. henni.

dietas semipurificadas de 17, 21 y 25% de proteína. Resultados similares a los encontrados en la sabaleta B. henni con animales del mismo género. Los parámetros fisicoquímicos evaluados durante el experimento fueron adecuados para el desarrollo de este trabajo, dado que los valores registrados son concordantes con los reportados por Botero et al., (2010), como aceptables para el cultivo del género Brycon, reflejando la ausencia de mortalidad durante la investigación. CONCLUSIONES Los resultados obtenidos en este experimento se consideran de carácter exploratorio en cuanto a metodología y manejo de los animales, debido al poco conocimiento sobre comportamiento de la sabaleta B. henni con condiciones de cautiverio, en ambientes controlados. De acuerdo con la revisión de literatura y los resultados la sabaleta B. henni se puede considerar como una especie apta para cultivo, promisoria para la producción comercial y el desarrollo de nuevas investigaciones a nivel nutricional y comercial de la especie.

El factor de conversión alimenticia (FCA o FCR) obtuvo un valor menor con la proteína del 24% de 3,6. Según NRC (1993), en diversos estudios realizados en peces es normal que por cada gramo de proteína corporal ganado, los peces hayan tenido que consumir en su dieta aproximadamente 3,2 g de proteína. López et al., (2004) reportan que B. siebenthalae en su etapa juvenil requiere consumir en promedio 2,5 g de proteína, obteniendo conversión de 2,22 g por cada gramo ganado. Suárez (2000), evaluó dietas comerciales en B. amazonicus, con niveles de proteína de 24, 28 y 32% no observó diferencias importantes en conversión alimenticia. Burgos et al., (2006) reportan para cultivo de dorada, un factor de conversión alimenticia (FCA), (2,7:1), en dietas con 28%, sin diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos. Los resultados obtenidos con la sabaleta Bhennison similares a los obtenidos en el género Brycon, fueron realizados en los primeros estudios en alimentación.

La sabaleta B. henni es un nadador de corrientes fuertes, por lo que requiere gran cantidad de energía para nadar. Los lípidos y proteína son la principal fuente de energía del músculo. La cantidad de proteína y lípidos proporcionados en la dieta cumplieron con los requerimientos fisiológicos requeridos por el animal y fueron aprovechados esencialmente por los músculos, por tal motivo los animales no presentaron grasa muscular. Es importante tener en cuenta que los animales pudieron entrar en un balance energético negativo, debido a que emplearon las reservas que tenían hasta el momento de su captura como fuente energética, durante el periodo de aclimatación y cautiverio.

El consumo de proteína diaria (g) (GPD o DPG) presentó un mayor valor con proteína de 26% de 1,40. Estudios realizados por López et al. (2004) reportan que B. siebenthalae requiere bajos niveles proteicos (22,5%), y en general, menores que la mayoría de peces omnívoros con cualidades zootécnicas similares, para las cuales la exigencia varía entre 24 y 37% de PB. Arias et al., (2006), reporta el haber utilizado para B. amazonicus, utilizando

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Hunger signs in plants Signos de hambre en plantas Ben Faber1

Fecha de recibo: 10-06-2015 Fecha de aceptación 23-10-2015

Abstract

Soil, water and tissue analysis are all used to diagnose plant nutrition. This is often helpful and can confirm nutrient toxicities or deficiencies, but often the easiest and most direct technique is to look at the plant symptoms. All higher plants take on certain patterns on their leaves when there is a lack or overabundance of a certain nutrient Keywords: nutrients; deficiencies; toxicities; symptoms

Resumen

El suelo, el agua y el análisis de tejidos se usan para diagnosticar la nutrición de las plantas. Esto a menudo es útil y puede confirmar toxicidades o deficiencias de nutrientes, pero a menudo la técnica más sencilla y directa es mirar a los síntomas de la planta. Todas las plantas superiores toman en ciertos patrones en sus hojas cuando hay una falta o exceso de un determinado nutriente Palabras clave: nutrientes; deficiencias; toxicidades; síntomas

1 Norteaméricano Ph.D. Soil Fertility University of Californa. e-mail: bafaber@ucanr.edu - bafaber@ucdavis.edu

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 69 - 72

Introduction Since Greek and Roman times, the appearance of a plant has been used to help identify plant health. The plant speaks through distress signals. The message may be that there is simply too little or too much water. Or the sign may tell us of a disease caused by a microorganism, such as a bacteria, virus or fungus. The plant may show symptoms of attack by nematodes, insects or rodents or from injuries from frost or lightning. According to the plant species these signals may differ slightly, but frequently they can be generalized.

Because of our climate and soils, some nutritional issues are more common in some areas than others. Acid soils in high rainfall areas will typically show calcium, magnesium, and boron deficiencies than those in high pH soils with low rainfall. Iron, manganese, copper and zinc are more common in higher pH soils than in low. Nitrogen, phosphorus and potassium can appear on plants in many different environments (Marschner, 2012). on terminal buds: - Ca & B on young leaves: - cu, s, fe, & mn on old leaves: - n, p, k, mg, zn & mo

It is also possible to generalize about the signals linked to the nutritional status of a plant. Learning these symptoms can alert us to appropriate steps to correct the toxicity, deficiency or imbalance of nutrients. There are 17 elements essential for plant growth. Hydrogen, oxygen, and carbon come either from the air or water. The others come from the soil. Depending on the quantity needed by the plant, these are called either primary or trace (micronutrients) nutrients. The micronutrient nickel is required in such small amounts (50 -100 parts per billion) by plants that it was identified only last year as being an essential nutrient. Other micronutrients are: iron, manganese, boron, chlorine, zinc, copper and molybdenum. Some other nutrients have been identified as being essential for only certain plants, such as silicon for sugar cane (Barker and Pilbeam 2015; Zeki and Obreza, 2015). The primary nutrients are measured on a percent (parts per 100) dry weight tissue basis. These are: nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sulfur. The trace elements are measured on a part per million dry weight basis. For example, a typical analysis of a dried leaf from a healthy cherimoya might show 2% nitrogen, 1% potassium, 100 ppm (parts per million) iron and 50 ppm boron (George et al, 1989).

Figure 1 Positions on a plant where deficiencies occur. Source: Author

Excess or toxicity (often related to irrigation practices) â&#x20AC;˘ Boron - chlorosis (yellowing), leading to tissue death (necrosis) along the margins of older leaves Figure. 2.

Although plants require more primary than trace nutrients, all the essential elements need to be present for a healthy plant. An excess, deficiency or even an imbalance of these elements will lead to individual symptoms which are characteristic to most plants. Furthermore, these symptoms take on characteristic positions. The micronutrients typically show up on young, expanding tissue (calcium is a macronutrient that also shows up on young tissue), while macronutrients and toxicities generally show up on older tissue. Figure. 1. (Zeki, 2015).

Figure 2. Boron toxicity citrus (tip burn, older leaves). Source: Author

B. Faber: Hunger signs in plants

• Sodium, Chloride - necrosis of the leaf tips and margins on older leaves. They often occur in combination Figures 3 and 4.

Figure 3. Sodium toxicity avocados (marginal leaf burn, older leaves). Source: Author

Figure 6. Potassium deficiency in citrus (leaf curling, but often marginal leaf burn on older leaves). Source: Author

• Nitrogen - plants are light green or yellow. Older leaves are often affected first, but in trees the chlorosis may appear on any part of the plant Figure 7.

Figure 4 Chloride toxicity avocado (tip burn, older leaves) Source: Author

Deficiency • Phosphorus - frequently the only symptom is smaller plants, but occasionally the leaves are darker than normal or may have a reddish cast, a common symptom in sweet corn. Phosphorus deficiency in California trees is rare Figure 5.

Figure 7. Nitrogen deficiency in avocado (general yellowing of older leaves). Source: Author

• Zinc - depending on the plant there may be interveinal (between the leaf veins) chlorosis on younger leaves, but frequently the leaves are small and appear in a rosette Figure 8.

Figure 5 Phosphorus deficiency in pear (small leaves, shortened internodes, older leaves). Source: Author

• Potassium - scorching or firing along leaf margins that usually first appears in older leaves. Plants grow slowly and have a poorly developed root system. Stalks are often weak and fall over Figure 6.

Figure 8. Zinc deficiency in citrus (smaller leaves on young tissue, older unaffected leaves in background) Source: Author

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 69 - 72

• Iron - very sharply defined interveinal chlorosis of younger leaves, with little size reduction. Can often be associated with wet soil conditions Figure 9.

Figure 12. Calcium deficiency in citrus fruit with stylar end rot, leaves often appear dark green. Source: Author Figure 9. Iron deficiency on citrus (fine interveinal yellowing, young leaves). Source:Author

• Magnesium – a pointed shape appears in the center of the leaf Figure 13.

• Manganese - mild interveinal chlorosis of younger leaves, with no size reduction Figure 10. Figure 13. Magnesium deficiency in citrus (pointed shape on older leaves). Source: Author

Figure 10. Manganese deficiency on citrus (blotchy yellow interveinal areas). Source: Author

In Acid Soils especially, Deficiencies in: • Boron – leaves can have general yellowing often with holes Figure 11.

These and other problems can be corrected with appropriate fertilizers, amendments and manures and also by soil and water management. In well-managed plants you may never see these signs, but learning the signals can help direct your activities if you do. All plant species show similar responses to low or high levels of nutrients (Marschner, 2012). Some show the symptoms more clearly than other plants. Sweet corn is a wonderful indicator plant which develops very prominent symptoms according to the deficiency. Planting a row of sweet corn (not field) is a tasty way to determine if your soil has a generic nutritional problem. BIBLIOGRAPHY Barker, A.V. and D.J. Pilbeam. (2015). Handbook of Plant Nutrition 2nd Ed. New York, NY: CRC Press.

Figure 11. Boron deficiency in avocado (young leaves with holes), photo Tony Wiley. Source: Author

• Calcium – leaf margins light colored, entire leaf blade made be thickened Figure 12.

George, .P., R,J. Nissen and M.L. Carseldine. (1989). Effect of season (vegetative flushing) and leaf position on the leaf nutrient composition of Annonaspp. Hybrid cv. Pink’s Mammoth in south-eastern Queensland. Australian Journal of Experimental Agriculture 29(4) 587-595. Marschner, P. (Ed.). (2012). Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants. San Diego, CA. Academic Press. Zeki, M. and T.A. Obreza. (2015). Plant nutrients for citrus trees. University of Florida/Institute of Food and Agricultural Sciences. SL 200. http://edis.ifas.ufl.edu.

Tecnologías no térmicas en el procesado y conservación de alimentos vegetales. Una revisión Non thermal technologies in the processing and conservation of vegetable foods. A review Ronald Soleno Wilches 1 Fecha de recibo:03-08-2015 Fecha de aceptación 27-11-2015

Resumen

Abstract

Durante las tres últimas décadas se ha hecho evidente una mayor preocupación por parte de los consumidores en la escala global respecto a la calidad e inocuidad de los alimentos que ofrece el mercado. En ese sentido, se denota una tendencia marcada hacia la búsqueda de productos saludables y/o que no representen riesgos significativos para la salud, y que además de ello ofrezcan una mayor frescura y practicidad a la hora de su consumo. En respuesta a esto, en un principio surgieron iniciativas orientadas a suprimir el uso de aditivos y conservantes, la mayoría basadas en procesos térmicos (pasteurización, esterilización, congelación, etc.), que si bien logran alargar la vida útil, inciden de manera directa sobre las características iniciales de los productos (frescura, textura, contenido de nutrientes, color, entre otros). En consecuencia se puso foco en la investigación y desarrollo de tecnologías de conservación que lograran mantener al máximo las propiedades naturales de los alimentos. En el caso particular de las frutas y hortalizas aparece el procesado mínimo, que combina la utilización de materiales plásticos como barrera, atmósferas modificadas (pasivas y activas), y almacenamiento refrigerado. Esta tecnología permite la obtención de productos frescos (cortados o no), pero con un periodo de vida útil limitado (7-15 días). Los avances recientes en el campo se enfocan en la utilización de tecnologías no térmicas, que logren conservar las características iniciales y la inocuidad de los productos vegetales durante un mayor periodo de tiempo, aunque también se han realizado avances en el desarrollo de tecnologías térmicas que reduzcan los efectos negativos sobre los productos tratados. Dentro de las tecnologías no térmicas se destacan los campos eléctricos pulsantes, ultrasonidos, las altas presiones hidrostáticas, irradiación, campos magnéticos oscilantes, plasma frío, luz blanca de alta intensidad, entre otros. El presente trabajo de revisión tiene como propósito el estudio de este tipo de tecnologías, poniendo énfasis en los principios básicos y su utilidad en el procesado de alimentos vegetales. Palabras clave: alimentos; tecnologías de conservación; métodos no térmicos; frutas y hortalizas.

During the last three decades a greater concern for consumers in the global scale regarding the quality and safety of food offered by the market has become more evident. In that sense, a marked trend towards finding healthy products and / or those that do not represent significant risks to health and moreover provide more freshness and convenience when consumption. In response, initially initiatives to eliminate the use of additives and preservatives emerged, mostly based on thermal processes (pasteurization, sterilization, freezing, etc.), that achieved to lengthen shelf life, but have direct impact on initial product characteristics (freshness, texture, nutrient content, color, etc.). In consequence focus was placed on research and development of conservation technologies they were able to keep most of the natural properties of food. The minimum processing that combines the use of plastics as a barrier, modified atmosphere (passive and active), and cold storage is the particular case of fruits and vegetables. This technology allows the production of fresh product (cut or not), but with a limited useful life period (7-15 days). Recent advances in the field are focused on the use of non-thermal technologies that are able to maintain the initial characteristics and safety of plant products for a longer period of time, although there has been progress in developing thermal technologies that reduce the negative effects on the treated products. Within the non-thermal technologies include pulsating electric fields, ultrasounds, high hydrostatic pressures, irradiation, oscillating magnetic fields, cold plasma, high-intensity white light, among others. The present review aims to study these technologies, with emphasis on the basic principles and their use in vegetal food processing. Key words: Food; Conservation technologies; Non-thermal; fruits and vegetables; Food processing.

Colombiano. PhD. en Ciencias Agropecuarias, Investigador Asociado SENA, Grupo de Investigaciones en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales-GICTACAB, Centro Agropecuario de Buga. Guadalajara de Buga, Colombia. correo electrónico: sronald@sena.edu.co

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Introducción Durante las tres últimas décadas se ha hecho evidente una mayor preocupación por parte de los consumidores en la escala global, respecto a la calidad e inocuidad de los alimentos que ofrece el mercado. En ese sentido, se denota una tendencia marcada hacia la búsqueda de productos saludables y/o que no representen riesgos significativos para la salud, y que además de esto ofrezcan una mayor frescura y practicidad a la hora de su consumo y/o elaboración en el hogar (Cano, 2001). En consecuencia, la industria agroalimentaria ha tenido como desafío la generación de tecnologías de conservación que permitan ofrecer alimentos con una buena calidad sanitaria, cuyas características iniciales se mantengan al máximo posible y que puedan ser consumidos de manera directa como producto fresco o bien acorten los procesos de elaboración, una vez sacados del empaque. Bajo estos principios surgen los Alimentos Mínimamente Procesados (AMP), los cuales combinan frescura y practicidad, siendo empacados y comercializados como los procesados. De esta forma, las frutas y hortalizas mínimamente procesadas o de la IV gama, son aquellas en cuya elaboración se incluyen las operaciones convencionales de selección, clasificación, lavado, pelado (opcional), cortado (opcional), desinfección, secado y empacado, y que por lo general se transportan y comercializan a baja temperatura (Carbonell, 1990; Wiley, 1997; Cano, 2001). Uno de los principales inconvenientes que presenta este tipo de productos está relacionado con la disminución de su vida útil, dado que las operaciones de pelado y corte (cuando ello sucede), influyen de manera directa en el aumento de la tasa de respiración del producto, generan la producción de exudados, aumentan el riesgo de contaminación microbiana, se aceleran los procesos oxidativos, entre otros. Todo ello implica la necesidad de combinar distintos métodos de conservación que permitan alargar la duración del producto. Con ese propósito, se ha incluido la utilización de agentes antimicrobianos y antioxidantes en el agua de lavado, así como el empacado aséptico en condiciones que permitan el alargamiento de la vida útil (Cano, 2001). También se destaca la aparición de la tecnología de envasado en atmósferas modificadas (AM), que a través de la utilización de una mezcla de gases (generalmente enriquecida en CO2 y N2 y reducida en O2) que es inyectada al interior del empaque, busca frenar los procesos degradativos (Cano, 2001). Para ello, el material de empaque resulta fundamental, siendo notable el desarrollo de películas inteligentes, de permeabilidad

selectiva, que presenten barrera a la luz y protejan de manera efectiva el producto. Así, por ejemplo, destaca la utilización del cloruro de polivinilo (PVC), polietileno (PE), polipropileno (PP), politereftalato de etileno (PET), entre otros desarrollos más recientes que incluyen la utilización de empaques biodegradables (Artés, 2000b). No obstante, en todos los adelantos que se han realizado, los productos vegetales de este tipo presentan un periodo de vida útil relativamente corto, en comparación a los sometidos a procesos tradicionales de elaboración (pasteurizados, esterilizados, congelados), siendo generalmente de 7 a 15 días en almacenamiento refrigerado (Artés, 2000a). Para solventar este inconveniente, una de las alternativas que destacan tienen que ver con la aparición de los productos de la V gama, generalmente asociados a la utilización del método sousvide (“bajo vacío”, en idioma francés), que implica el empacado al vacío de los vegetales (frescos o preparados); esta técnica se utiliza en la conservación de hortalizas y poco en frutas; posteriormente se sometió a un proceso de pasteurización suave, que si bien afectó la apariencia y frescura, permitió conservar al máximo las características nutricionales, sanitarias y organolépticas de los mismos, durante un periodo más largo de tiempo (mínimo 6 semanas), dependiendo de la temperatura de almacenamiento utilizada (Tirilly y Bourgeois, 2002). Para la elaboración de este tipo de productos, se desarrollaron métodos térmicos de cocción, pasteurización/ esterilización, alternativos a los tradicionales y que involucraron, por ejemplo, el calentamiento óhmico por radiofrecuencias y microondas (Welti- Chanes y Bermúdez, 2003; Barbosa y Aguirre, 2010). Es relevante la aparición de métodos o tecnologías de conservación no térmicas, que buscan alargar la vida útil de frutas y hortalizas, inclusive, de sus derivados (zumos, jugos, salsas, sopas, pastas, etc.). Estos buscan mantener su frescura, reduciendo el impacto sobre las características nutricionales y organolépticas, y al tiempo aseguran la inocuidad (Barbosa et al, 1999). Dentro de las innovaciones que se han venido proponiendo, en el presente trabajo se centró el interés en el uso de los campos eléctricos pulsantes, ultrasonido, las altas presiones hidrostáticas, la irradiación, campos magnéticos oscilantes, luz blanca de alta intensidad y plasma frío, realizando una descripción de los principios básicos, los avances en el campo de la investigación y su utilidad en la conservación de alimentos vegetales.

R. Soleno: Tecnologías no térmicas en el procesado y conservación de alimentos vegetales. Una revisión

Tecnologías no térmicas para la conservación de productos vegetales • Campos eléctricos pulsantes de alta intensidad (CEPAI) El procesamiento por campos eléctricos pulsantes involucró la aplicación de pulsos de alto voltaje por periodos cortos de tiempo (menos de 1 segundo) a alimentos líquidos (como jugos de frutas y hortalizas) colocados entre dos electrodos. Aunque la tecnología de campos eléctricos fue introducida en los años 60, los desarrollos tecnológicos han permitido renovar el interés en la misma (Qin et al., 1998). En el procesamiento de alimentos, la idea principal se enfocó en el aprovechamiento del efecto antimicrobiano para frenar los procesos deteriorativos, mientras se conservan la frescura, las propiedades sensoriales y el contenido de nutrientes (Barbosa et al., 2010; Demirdöven et al., 2008). El efecto antimicrobiano se generó a través de la alteración o destrucción de la pared celular cuando se aplicó una intensidad de campo eléctrico, que dio lugar a una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana (potencial transmembrana). Cuando esta diferencia de potencial alcanzó un valor crítico determinado, que varío en función del tipo de microorganismo, provoca la formación de poros irreversibles en la membrana celular (electroporación), y en consecuencia la pérdida de su integridad, el incremento de la permeabilidad y finalmente, la destrucción de la célula afectada. El uso de CEPAI está limitada a productos bombeables, capaces de conducir la electricidad y exentos de microorganismos esporulados (Chanes y Aguirre, 2003; Barbosa-Cánovas y Bermúdez-Aguirre, 2010). Algunos autores como Chanes y Aguirre, (2003) argumentan que las enzimas también pueden verse afectadas en su movilidad y actividad, llegando a desnaturalizarse, y que además se pueden inducir a la asociación y disociación de grupos ionizables o modificar completamente la forma de la proteína (Yeom et al., 2002). En efecto, existen diversos estudios en los que se evalúo la inactivación de enzimas con CEPAI, como es el caso de la inactivación de polifenoloxidasas de diversos productos vegetales (González et al., 1999; Zhong et al., 2005; Mayer, 2006, Castorena-García et al., 2013), papaína, (Yeom et al., 1999), lipoxigenasas de jitomate (Min et al., 2003), proteasas microbianas (Bendicho et al., 2005) y pectinmetilesterasa en jugo de uchuvas (Pinchao, Osorio y Mejía, 2014).

En la aplicación de CEPAI, se utilizaron cámaras estáticas de flujo continuo, generalmente manipuladas en laboratorios de investigación, cámaras continuas con flujo no laminar para conseguir tratamientos homogéneos y que suelen ser usadas en plantas pilotos y a nivel industrial, y cámaras de campo eléctrico convergente, que constan de electrodos de discos separados por placas de teflón (Herrero y Romero, 2006). El sistema de procesado utilizando CEPAI consta de varios componentes, incluyendo la fuente de potencia, banco de condensadores, interruptor, cámara de tratamiento, medidor de voltaje, temperatura, corriente, y por último, equipo de envasado aséptico (Qin et al., 1998, Herrero y Romero, 2006). La fuente de potencia se utilizó para cargar el banco de condensadores, y un interruptor se empleó para la descarga de la energía almacenada en el banco a través del alimento en la cámara de tratamiento. El alimento puede estar en una cámara estática o se puede bombear a través de una cámara continua. La cámara de tratamiento estática se utilizó en el laboratorio, mientras que a escala industrial se empleó la cámara continua. El alimento una vez tratado se envasó asépticamente y se almacenó a temperatura de refrigeración. Uno de los componentes importantes y complicado en el sistema de procesado es la cámara de tratamiento, existiendo diversos diseños de las mismas tanto estáticas como continuas (BarbosaCánovas et al., 1999; Sosa, 2006). Además de la aplicación de esta tecnología en la pasteurización de zumos y jugos de fruta, también se utilizó para la alargar la vida útil de huevos líquidos, mejorar los procesos de marinado y salazón, mejorar de calidad de los mostos, al reducir el tiempo de maceración, e incrementar el color de los vinos, extraer colorantes alimentarios, entre otras (Morris et al., 2007). • Ultrasonido (US) El ultrasonido se conforma de ondas sonoras que resultan inaudibles para el hombre por su elevada frecuencia. Esta tecnología se utilizó para producir energía por dichas ondas, con al menos 20.000 vibraciones por segundo (Mason, 1990), para lograr un efecto bactericida sobre los microorganismos e inactivación enzimática por rompimiento celular (Morris et al., 2007). Al atravesar los medios líquidos, el ultrasonido generó ciclos alternativos de compresión y expansión y, como consecuencia, la aparición de burbujas de gas en la masa del líquido. En sucesivos ciclos, las burbujas crecen, alcanzan un tamaño crítico y, al superarlo, implosionan. Al chocar entre sí las moléculas del líquido se producen

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ondas de presión que se transmiten por el medio, inactivando a las bacterias y disgregando la materia en suspensión. Aunque el efecto de este fenómeno, denominado cavitación, se conoce desde hace mucho tiempo, su utilidad es muy limitada por la insuficiente eficacia del proceso en las condiciones habituales de tratamiento (presión y temperatura ambiente) (Parzanese, s/f; Hurtado, 2013). Los factores claves para la inactivación microbiana incluyen la amplitud de la onda; el tipo, la exposición y el tiempo de contacto de los microorganismos; y la composición y volumen de alimentos a procesar. Las ondas actúan sobre la membrana celular afectando su permeabilidad. El método se utilizó en el tratamiento de frutas como ciruelas, uvas y mango, y se puede mejorar la estabilidad de los jugos, reduciendo la sedimentación (Morris et al., 2007). Según Robles et al., (2012), el método puede ser útil para un procesamiento mínimo de alimentos, debido a que la transferencia de energía acústica al producto alimenticio es instantánea y a través de todo el volumen del mismo. Esto significó una reducción del tiempo total de procesamiento, mayor rendimiento y menor consumo de energía. En el caso de alimentos mínimamente procesados se estudió el efecto de US combinado con agentes desinfectantes (agua clorada), en la descontaminación microbiana de frutas y hortalizas (Seymour et al., 2002). También se investigó el efecto combinado de productos químicos desinfectantes con calor y US para eliminar Salmonella y E. coli, observándose una mejora en la eficiencia del producto químico, contribuyendo al aumento de la letalidad. El efecto de los ultrasonido sobre los agentes alterantes de los alimentos es limitado y dependiente de múltiples factores, por ello, su aplicación se encaminó hacia la combinación, simultanea o alterna, con otras técnicas de conservación (Chemat et al., 2004). La aplicación de ultrasonido y tratamientos térmicos suaves (entre 50 y 60ºC) ha dado lugar al procedimiento denominado termoultrasonicación. La combinación con incrementos de presión (< 600 MPa) se denominó manosonicación, mientras que las tres estrategias de forma conjunta se conocen como manotermosonicación (Robles-Ozuna y Ochoa-Martínez, 2012). “La manosonicación y la manotermosonicación son particularmente eficaces en la esterilización de mermeladas, huevo líquido, y en general, para prolongar la vida útil de alimentos líquidos. La ultrasonicación

de forma aislada es eficaz en la descontaminación de vegetales crudos sumergidos en medios líquidos” (Herrero y Romero de Ávila, 2006: 73). Parzanese (s/f), indicó que la exposición prolongada a ultrasonido se demostró al inhibir la acción de algunas enzimas como la peroxidasa y la pepsina, debidas probablemente a la desnaturalización de las proteínas por efecto de la cavitación. Sin embargo, algunos estudios han demostrado efectos contrarios después de tratamientos cortos de US, quizá como consecuencia del rompimiento de agregados celulares o moleculares que hacen que la enzima esté más dispuesta para la reacción. Según lo indican Herrero y Romero de Ávila (2006), existen equipos de ultrasonido de funcionamiento discontinuo o continúo, presentando ambos una cámara de tratamiento donde se sitúa la fuente de ultrasonido (generalmente una sonda de sonicación). El método, por lo general aprovechó dos propiedades que poseen ciertos materiales; la piezoelectricidad y la magnetoestricción. Un generador de ultrasonido piezoeléctrico se basó en la generación de oscilaciones eléctricas, de una frecuencia determinada, que un material con propiedades piezoeléctricas transforma en oscilaciones mecánicas (transductor). Otro método para producir vibraciones ultrasónicas es mediante el uso de transductores magneto estrictivos. El funcionamiento de estos dispositivos se basó en las deformaciones mecánicas que experimentan ciertos materiales al someterlos a un intenso campo magnético (Herrero y Romero de Ávila, 2006). La conservación por ultrasonido es una técnica rápida respecto a otras técnicas aplicadas en la industria de alimentos, además, el uso de ondas de alta frecuencia y baja intensidad en contacto con alimentos en diversas aplicaciones constituye una técnica no destructiva y no invasiva. Es útil para la inhibición y disminución de microorganismos termorresistentes y en aquellos alimentos que aumentan la resistencia de los microorganismos a los procesos de pasteurización (Hoover, 1997). A nivel comercial se pueden hallar equipos de ultrasonido diseñados para ser usados en la industria alimenticia, en la limpieza de frutas y vegetales por inmersión, por ejemplo. • Irradiación ionizante En la industria alimentaria, el término “irradiación” se utilizó para referirse a tratamientos en los que los alimentos se exponen a la acción de radiaciones ionizantes durante un cierto tiempo (Herrero y Romero de Ávila, 2006). En algunos países el nombre de esta tecnología se cambió

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a la de “pasteurización electrónica” para una mejor aceptación por los consumidores. La técnica se reguló tanto a nivel nacional como internacional por la IAEA (International Atomic Energy Agency), la FAO y la OMS (Morehouse y Komolprasert, 2004). En el sistema internacional, la dosis absorbida se midió en gray (Gy), siendo este equivalente a la absorción de un julio por kilogramo de masa tratada. Los tipos de fuentes de radiación ionizante más utilizadas para la irradiación de alimentos son: a) radiación gamma procedente de los radionúclidos cobalto- 60 y cesio- 137; b) rayos X generados por aparatos que funcionen con una energía nominal igual o menor a 5 MeV (Un electronvoltio (eV

representa la variación de energía potencial que experimenta un electrón al moverse desde un punto de potencial Va hasta un punto de potencial Vb. 1 eV= 1,602176565×10-19 J; 1 MeV =106 eV), (Morris et al., 2007; Huesca-Espitia et al., 2014);

c) electrones acelerados generados por aparatos que funcionen con una energía nominal igual o menor a 10 MeV (Morris et al., 2007; Huesca-Espitia et al., 2014).

Los tratamientos pueden clasificarse, según la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2005), y de acuerdo con la dosis media absorbida como: a) dosis baja (hasta 1 kGy), usada para retardar procesos biológicos (maduración y senescencia) de frutas frescas y hortalizas, así como para eliminar insectos y parásitos en diversos alimentos; b) dosis media (hasta 10 kGy), usada para reducir microorganismos patógenos y alterantes de diferentes alimentos, así como para mejorar propiedades tecnológicas de los alimentos; c) dosis alta (superior a 10 kGy), para la esterilización comercial (generalmente en combinación con tratamientos térmicos suaves) de diversos alimentos en casos especiales (por ejemplo, dietas hospitalarias para inmunodeficientes y alimentos para astronautas, etc.) (Herrero y Romero de Ávila, 2006; Gálvez-Ruiz y Buitimea-Cantúa, s/f). Este tipo de tratamientos puede producir un “efecto primario”, derivado de la ruptura y pérdida de estabilidad de los átomos y/o moléculas, que conduce a la formación de iones y radicales libres y un “efecto secundario” derivado de la combinación y dimerización de los iones y radicales libres formados para dar lugar a nuevas moléculas o compuestos. El efecto conjunto (primario más secundario) se denominó “radiólisis” y a los nuevos compuestos resultantes, “productos radiolíticos”. En diversas investigaciones se puso en evidencia que cuando la dosis absorbida es ≤ 10 kGy la formación de compuestos radiolíticos no supone riesgo para la salud (Herrero y Romero de Ávila, 2006; Morris et al., 2007). Herrero y Romero de Ávila (2006) manifestaron que la radiólisis induce alteraciones del DNA y formación de

radicales a partir de las moléculas de agua con elevado potencial reductor y oxidante, resultando ambos hechos fundamentales para explicar el efecto conservante de este tratamiento. Desde la década de 1990 más de 40 países han establecido instalaciones seguras y apropiadas para la irradiación de alimentos (Molins, 2001; Barbosa-Cánovas y BermúdezAguirre, 2009), las cuales están sujetas a las mismas normas de seguridad que cualquier otra que utilice radiaciones ionizantes. Las instalaciones pueden ser de funcionamiento continuo o discontinuo. En cualquier caso, el habitáculo de tratamiento estará construido con material de elevada densidad, que asegure el blindaje de la estructura y diseñado de tal forma que garantice el aislamiento del entorno. El empleo de fuentes mecánicas alimentadas por corriente eléctrica (como aceleradores de electrones) permitió la conexión y desconexión automática del equipo. Sin embargo, la utilización de radiación gamma procedente de radionúclidos (cobalto 60 o cesio 137), supone el manejo de una fuente constante de emisión de radiación, que requiere un recinto o fosa de confinamiento cuando no está en uso. Dependiendo del tipo de instalación, una cinta transportadora es útil para colocar el alimento en la zona de tratamiento. El tiempo de permanencia del alimento dentro de la cámara permite ajustar la dosis de energía absorbida a los efectos requeridos (Herrero y Romero de Ávila, 2006, p.73). • Altas presiones hidrostáticas (APH) Es un método no térmico de procesamiento de alimentos relativamente nuevo, (desde el año 2000 se empiezó a implementar con éxito en la industria alimentaria), en productos tanto sólidos como líquidos a presiones entre 300 y 900MPa (Considine et al., 2008). Autores como Hoover (1997) y Knorr (2000), consideran a la APH como la técnica más viable desde el punto de vista comercial. Por su parte, Meyer et al., (2000) afirmaron que de todos los métodos alternativos solo se demostró la efectividad de la APH en la inactivación de esporas y enzimas. La APH provocó la inactivación de las células microbianas sin alterar la calidad sensorial ni los nutrientes de los alimentos (Cheftel, 1995). El efecto de la alta presión sobre la viabilidad de los microorganismos es una combinación de varias acciones (Farr, 1990): cambios en la morfología de la célula, que son reversibles a bajas presiones (300 MPa); desnaturalización de proteínas a presiones altas, debido al desdoblamiento de las cadenas peptídicas; modificaciones que afectan a la permeabilidad de la membrana celular. El tratamiento con APH evitó la deformación de los alimentos debido a que la presión se transmitió uniforme e instantáneamente, es decir, no hay gradientes (cumple

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la denominada regla isostática). A diferencia de lo que ocurre con los procesos térmicos, el tratamiento APH es independiente del volumen y de la forma de la muestra, con lo que se reduce el tiempo requerido para procesar grandes cantidades de alimento (Cheftel, 1995; Pothakamury et al., 1995). No se produjo deterioro de nutrientes termolábiles como por ejemplo vitaminas (no se destruyó la vitamina C en los zumos, frente a los métodos tradicionales de pasterización), ni se alteraron otros compuestos de bajo peso molecular, fundamentalmente aquellos responsables del aroma y sabor. No se alteró el sabor natural, ni la coloración del alimento, pues las altas presiones no favorecen la reacción de Maillard o de pardeamiento no enzimático (Hayashi, 1989). No se produjeron residuos y no se precisó de la incorporación de aditivos al alimento. Tiene poco gasto energético; por ejemplo, para calentar 1 litro de agua a 30ºC se necesita la misma energía que para presurizar a 400 MPa ese mismo volumen de agua (Tellez-Luis et al., 2009, p. 67). Como desventaja se debe mencionar el alto costo del equipo, además, con los equipos de APH disponibles hasta ahora en el mercado no se pueden diseñar procesos continuos, aunque sí hay algunos discontinuos que operan en línea (ejemplo: zumos de frutas). Se destacó el planteamiento de Téllez-Luis et al. (2009), respecto a que, aunque en la mayoría de los alimentos tratados con APH, las características sensoriales mejoran o no sufren modificaciones, en algunos casos (frutas y verduras de consistencia blanda, por ejemplo) se pueden presentar alteraciones, incluso, indeseables. De esta forma, la influencia de la APH sobre las características organolépticas, depende del tipo de alimento y de las condiciones de presurización. En algunos trabajos (Cheftel et al., 1995) se describen algunas aplicaciones para distintos grupos de alimentos, siendo útil para la pasterización y esterilización sin modificar el valor nutritivo ni las propiedades organolépticas de los alimentos, en la inactivación/ activación de enzimas para retardar/acelerar procesos de maduración, fermentación u otro tipo de transformaciones enzimáticas deseables en los alimentos. Además se destacó su uso en la modificación de la estructura debido a cambios en la configuración proteica: ablandamiento de textura en carnes y pescados, decoloración de hemoglobina en sangre de animales, inactivación de ciertas toxinas. Asimismo, para inducir cambios en las transiciones de fase (congelación a temperaturas bajo cero, evitando la formación de cristales de hielo, disminución del punto de fusión de lípidos, gelatinización a bajas temperaturas). Otra aplicación conocida es en la extracción de componentes alimentarios (pectinas, pigmentos, e incluso

agua) y la agregación de sólidos o polvos alimentarios para elaborarlos en forma de barras, cubos, tabletas. La APH impide el pardeamiento no enzimático en determinados alimentos, no favorece la reacción de Maillard, y además evita la oxidación lipídica en ciertos productos (Téllez et al., 2009). Desde el año 2009, y según sostienen Barbosa-Cánovas y Bermúdez-Aguirre (2010), empezó a implementarse el uso de la APH en combinación con el calor, como una alternativa para la esterilización de alimentos, adoptando el nombre de “Pressure Assisted Thermal Sterilization (PATS)” o “Pressure Assisted Thermal Processing (PATP)”, permitiendo de esta forma mejorar la eficacia en la inactivación de microorganismos esporulados. • Campos magnéticos oscilantes (CMO) La primera referencia que se tiene respecto al uso de esta tecnología para inactivar microorganismos contempló la utilización de los CMO en la conservación de productos alimenticios. Según argumenta Pérez (2001), para que un alimento se pueda conservar usando CMO, debe poseer una resistividad eléctrica alta (> 25 ohmios/cm). La intensidad del campo magnético a utilizar dependió de la resistividad y el espesor del alimento o muestra de productos alimenticios a tratar. Aquellos que presentan baja resistividad y mayores espesores requieren campos magnéticos más potentes. Es importante anotar que la aplicación en productos alimenticios, precisó el empacado hermético en bolsas plásticas, para luego ser sometidos a 1-100 pulsos en un CMO con una frecuencia de 5 a 500 KHz, y una temperatura de 0-50º C, con un tiempo total de exposición de 25 ms a 10 ms (Morris, Brody y Wicker, 2007; BarbosaCánovas et al., 2010). Los CMO actúan alterando la velocidad de división celular de los microorganismos por efecto del cambio del flujo iónico a través de la membrana plasmática (Fernández et al., 2001). Si bien es apreciable un aumento de la temperatura en los productos tratados (2-5ºC), el impacto sobre las propiedades organolépticas suele ser poco perceptible, además se consideró un método seguro (Fernández et al., 2001). • Luz blanca de alta intensidad La luz blanca de alta intensidad (Marquenie et al., 2003), es una técnica para descontaminar superficies, inactivando microorganismos a través de pulsos cortos de tiempo, intensos y de amplio espectro, ricos en luz UV-C (es la porción del espectro electromagnético

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correspondiente a la banda entre 200 y 280 nm). La luz blanca de alta intensidad se produce utilizando tecnologías que multiplican la potencia. Es una de las tecnologías emergentes que se utilizó para la sustitución de la pasteurización térmica tradicional a través de procesos no térmicos (Heinz et al., 2002). Tiene como objetivo reducir las plagas, microorganismos alterantes y patógenos de los alimentos sin afectar mayormente su calidad (Banco et al., 1990). En la literatura científica también se conoce como luz ultravioleta pulsada (Sharma y Demirci, 2003), luz pulsada de alta intensidad y amplio espectro (Roberts y Hope, 2003) y luz pulsada (Rowan et al., 1999). El tratamiento con luz blanca pulsada se describió como una técnica de esterilización o descontaminación que se utilizó principalmente para inactivar microorganismos en la superficie de los alimentos, así como material de embalaje y equipos. Esta técnica utilizó energía luminosa en forma concentrada y expone el sustrato a intensas ráfagas cortas de la luz (pulsos). La luz ultravioleta, la luz blanca de amplio espectro y la luz de infrarrojo cercano pueden ser utilizadas (Green et al., 2005) para el tratamiento de productos alimenticios. Si bien las aplicaciones más conocidas de este método han sido en filetes y porciones de carne, pollo, salchichas, pescado y gambas, recientemente se han desarrollado investigaciones para el tratamiento de frutas y hortalizas, así por ejemplo se pueden mencionar los trabajos de Chordi Barrufet (2013) y Ramos-Villarroel et al. (2013). • Plasma frío Los plasmas fríos, resultan adecuados para el tratamiento de materiales sensibles al calor. Estos plasmas “no térmicos” se generan mediante la aplicación de un campo eléctrico o electromagnético a un gas, en el que los electrones libres toman la energía del campo, lo que produce su aceleración hasta que sus energías se elevan lo suficiente para ionizar los átomos o las moléculas del gas con las que colisionan, liberando más electrones que provocan a su vez nuevas ionizaciones. Los electrones liberados en dicho proceso producen disociación molecular, formándose átomos y radicales libres, siendo capaces de excitar átomos y moléculas a niveles superiores de energía que, al retornar al estado más estable, emiten el exceso de energía en forma de radiaciones electromagnéticas de amplio espectro, incluyendo radiaciones en el rango ultravioleta. En consecuencia, el plasma está constituido básicamente por moléculas y átomos en estado o no de excitación, iones positivos y negativos, radicales libres, electrones y radiación ultravioleta y, en presencia de gases como el oxígeno y el nitrógeno, en esta mezcla también están presentes especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno, tales como ozono, radicales hidroxilo, oxígeno atómico, óxido nítrico, dióxido de nitrógeno, con capacidad de

inactivar una amplia gama de microorganismos, incluyendo bacterias, mohos, levaduras, esporas e incluso virus, priones y parásitos (Hayashi et al., 2013; Alkawareek et al., 2014). Aunque la posibilidad de utilizar las propiedades esterilizantes del plasma se señaló por primera vez a finales de los años 60, su empleo ha estado alejado de la industria alimentaria, ya que solo se podían conseguir plasmas fríos en condiciones de vacío y a pequeña escala, resultando además de costoso, difícil de implementar a nivel industrial. Sin embargo, los avances tecnológicos en las fuentes de generación de plasmas, como consecuencia de su utilización en otras actividades industriales, permitieron, a finales de los años 90, desarrollar equipos capaces de generar plasmas a presión atmosférica (de ahí el nombre de Plasma Atmosférico no Térmico), permitiendo el tratamiento en continuo, con equipos sencillos y baratos, haciendo el proceso práctico y no costoso. Esta tecnología permite tiempos de tratamiento cortos, siendo posible conseguir más de 5 reducciones logarítmicas en el número de microorganismos patógenos viables (Salmonella typhimurium, Salmonella enteritidis, Escherichia coli, Staphilococcus aureus y Listeria monocytogenes, entre otros), e incluso, microorganismos esporulados, como Bacilluscereus y Bacillussubtilis, en tiempos realmente cortos, entre 30 segundos y 2 minutos (Alkawareek et al., 2014; Ziuzina et al., 2014). El hecho de que esta técnica resulte eficaz a temperatura ambiente, la hace especialmente interesante para productos sensibles al calor tanto frescos como procesados. Además, su naturaleza no tóxica y la significativa reducción del consumo de agua y agentes químicos se traducen en una importante disminución de efluentes, resultando beneficioso, no solo desde un punto de vista económico, sino también ambiental. El grado de inactivación microbiana conseguido aumenta con la energía aportada (Gweon et al., 2009; Song et al., 2009), el contenido en humedad y la velocidad de flujo (Liu et al., 2008) del gas empleado, así como con la presencia de oxígeno en el gas o mezcla de gases usados (Gweon et al., 2009; Kim et al., 2011; Surowsky et al., 2014). En alimentos, estos tratamientos pueden se aplicaron directa o indirectamente, en función de la distancia existente entre este y el punto de generación de plasma. En los tratamientos directos, el alimento se localizó físicamente en el campo donde se generó el plasma y entró en contacto con todas las especies reactivas formadas, produciéndose una inactivación más rápida que en un tratamiento indirecto, en el que el plasma se generó a una cierta distancia del producto y, en estas condiciones, solo accederían las especies reactivas con una larga vida (Liu et al., 2008).

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Otros métodos de conservación no térmicos Otros métodos que es preciso destacar, sobre todo en el procesado mínimo de frutas y hortalizas, tienen que ver con la sustitución de agentes antimicrobianos artificiales por aquellos de origen natural (López-Malo et al., 2006). Dentro de los antimicrobianos naturales, se resaltó la utilización de aquellos provenientes de especias, hierbas, plantas o extractos (fenólicos, aceites esenciales, ácidos orgánicos, flavonoides, alcaloides, glucósidos, etc.), de origen animal (lisozima, lactoperoxidasa, lactoferrina, etc.) o de microorganismos (nisina, pediocina y otros bacteriocinas) (Alzamora et al., 2003; Ávila-Sosa y López-Malo, 2008). En el procesado mínimo, el uso de agentes antimicrobianos generalmente se combinó con el empacado en atmósferas modificadas (pasivas o activas) y el almacenamiento refrigerado, de manera que se logre alargar la vida útil. Uno de los aspectos que pueden resultar problemáticos en relación a este método, tiene que ver con la incidencia de dichos agentes sobre las características sensoriales del producto tratado, especialmente cuando se trata de aceites esenciales (Raybaudi-Massilia et al., 2012) Una estrategia en la que se ha venido trabajando, se centra en la incorporación de estos agentes a películas y recubrimientos comestibles en concentraciones mínimas, que permitan la inactivación de la microbiota predominante, al tiempo que se reducen los procesos degradativos asociados a la perdida de humedad (Quintero et al., 2010). Por otro lado, se han venido utilizando algunos agentes químicos, dentro de los cuales vale la pena mencionar el uso del ozono, CO2 supercrítico, antioxidantes, polímeros policationicos, enzimas, entre otros (Welti-Chanes y Bermúdez Aguirre, 2003). Asimismo se mencionan las técnicas avanzadas de oxidación, entre los que se encuentran la generación de radicales hidroxil por combinación de luz UV y peróxido de hidrógeno, luz UV y ozono, rayos de electrones, sonólisis, la fotocatálisis con dióxido de titanio y el uso de reacciones de Fenton, todos ellos reportados como altamente eficientes en la eliminación de microorganismos (Bandala et al., 2011, citado por Huesca-Espitia et al., 2014). Reflexiones finales La investigación en tecnologías no térmicas se ha venido desarrollando en función de la demanda del consumidor por productos mínimamente procesados de alta calidad, prácticos y seguros. Los procesos no térmicos permiten extender la vida útil de los alimentos vegetales, prescindiendo del uso de aditivos y conservantes

artificiales. De esta manera se logra preservar el sabor, color, textura y las propiedades nutritivas y funcionales de los productos vegetales. La mayoría de estas tecnologías no son eficientes por si solas, y por lo general es recomendado su uso en combinación con métodos tradicionales y/o con otras técnicas emergentes (métodos combinados). Uno de los principales inconvenientes de los procesos no térmicos, está relacionado con la inactivación de microorganismos esporulados; siendo en este caso la APH la que mayores avances ha logrado a través del uso de PATS. A medida que la investigación avanza, las tecnologías de este tipo ganan terreno en la industria alimentaria, mostrando un gran potencial para la conservación de productos vegetales con una alta calidad nutricional y organoléptica. Referencias Alkawareek, M.Y.; Gorman, S.P., Graham, W.G., Gilmore, B.F. (2014). Potential cellular targets and antibacterial efficacy of atmospheric pressure nonthermal plasma. International Journal of Antimicrobial Agents 43, pp. 154-160. Alzamora, S. M., López-Malo, A., Guerrero, S., Palou, E., (2003). Plant antimicrobials combined with conventional preservatives for fruit products, in: Natural Antimicrobials for the Minimal Processing of Foods, S. Roller, ed., Woodhead Publishing, Ltd., London, pp. 235-249. Artés, F. (2000a). Productos vegetales procesados en fresco en: Aplicación del frío al los alimentos. Editor: M. Lamúa. Editorial: Mundi Prensa. Cap. 5. pp. 127-141. Artés, F. (2000b). Conservación de los productos vegetales en atmósferas modificadas. En: Aplicación del frío en los alimentos. Editor. M. Lamúa. Ed. Mundi Prensa. Cap. 4.105-125 Ávila-Sosa, R. y López-Malo, A. (2008). Aplicación de sustancias antimicrobianas a películas y recubrimientos comestibles. En: Temas selectos de ingeniería de alimentos 2 (2), 4-13. Barbosa-Cánovas, G. V., y Bermúdez-Aguirre, D. (2010). Procesamiento no térmico de alimentos. Scientia Agropecuaria. Disponible En: http://www.redalyc.org/ articulo.oa?id=357633694008[Fecha de consulta: 10 de septiembre de 2015].

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Impacto de la aplicación de la norma GlobalGAP, en el sector agroalimentario Latinoaméricano Impact of the application of the globalGAP norm, in the Latin American Agro-food sector Nidia Stella Rincón Parra1; César Augusto Figueredo2; Nubia Stella Salazar Villamil3 Fecha de recibo:01-09-2015 Fecha de aceptación 07-11-2015

Resumen

La tendencia de los mercados globales ha sufrido cambios en variables que determinan la demanda, ya que la misma está supeditada a la trasformación de los hábitos del consumo, los cuales se están orientando hacia productos inocuos y sostenibles. Se identificó el impacto de la aplicación de la norma GlobalGAP, en el sector agroalimentario Latinoamericano, a partir de la tipificación del aseguramiento de la inocuidad de los alimentos y de las acciones para promover la seguridad y salud de los trabajadores, además de las gestiones orientadas a mitigar el impacto ambiental y potenciar la sostenibilidad de los recursos naturales. La investigación tomó como población objeto de estudio algunos casos publicados sobre las experiencias adquiridas en la implementación de esta norma, en el sector productivo hortofrutícola de Latinoamérica. Se identificaron 27 casos para hacer la revisión bibliográfica, los cuales se seleccionaron a partir del 2007 cuando adquirió el nombre de GlobalGAP; se evidenció la necesidad de expansión a nuevos mercados y/o requerimiento urgente de respaldo y reconocimiento a sus productos, y como criterios de evaluación se manejaron los tres pilares que la fundamentan. Dentro de los resultados obtenidos,uno de los más relevantes es el que permitió establecer que para los diferentes sectores productivos es importante lograr la certificación de sus productos como estrategia competitiva; sin embargo, es sustancial crear conciencia en dar los mismos niveles de importancia en su aplicación a los aspectos de inocuidad, seguridad y salud de los trabajadores y minimización del impacto ambiental. Palabras clave: Certificación; inocuidad; calidad; reconocimiento; seguridad; salud sostenibilidad; beneficios.

Abstract

The tendency of the global markets has undergone changes in variables, that define demand, because it is dependent to the transformation of the consumption habits, which are pointed to innocuous and sustainable products. In consistency, the impact of the GlobalGAP norm application was identified in the Latin-American Agro-food Sector, from the classification of the innocuousness food assurance, the actions to promote the safety and health of the workers, moreover of the guided management to reduce the environmental impact and strengthen the sustainability of the natural resources. The research took as an object population for study, published case, about the acquired experiences on the implementation of this regulation on the fruit and vegetable productive sector in Latin America. 27 cases were taken for bibliographic review, which were selected from the year 2007, when it acquired the name GlobalGAP, the need for expansion to new markets became evident and an urgent requirement of support and product recognition. As evaluative criterions the three pillars that are based on were taken in account. Out of the results obtained, one of the most relevant is the one that establishes that for the different productive sectors it is important to achieve product certification as a competitive strategy; however, it is important to raise awareness of is essential to be aware in giving the same importance levels for its application in the innocuousness aspects, the safety and the health of the workers and risk management of the environmental impact. Keywords: Certification; Innocuousness; Quality; Recognition; Security; Agreement; Profit.

Colombiana. Magister en administración de negocios, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Cread Duitama. correo electrónico: nidia.rincon@unad.edu.co Colombiano. Ingeniero Industrial. Especialista en Finanzas, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Cread Duitama. correo electrónico: cesar.figueredo@unad.edu.co 3 Colombiana. Especialista en Alta Gerencia, Mercadotecnia, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Cead Duitama. correo elctrónico: nubia.salazar@unad.edu.co 1 2

N. Rincón, C. Figueredo, N. Salazar: Impacto de la aplicación de la norma GLOBALGAP, en el sector agroalimentario latinoaméricano

INTRODUCCIÓN

HISTORIA

La tendencia de los mercados globales ha sufrido cambios en las variables que determinan la demanda, ya que la misma está supeditada a la trasformación de los hábitos del consumo, los cuales se están orientando hacia productos inocuos y sostenibles, como lo plantea Ceres (2012).

EUREPGAP nació en 1997 como iniciativa del sector minorista agrupado bajo EUREP (Euro-Retailer Produce Working Group). El motor detrás de la iniciativa fueron minoristas británicos en conjunto con supermercados de Europa continental. Ellos respondían a la creciente preocupación de los consumidores acerca de la seguridad alimentaria, los estándares ambientales y laborales. (GLOBALGAP, s.f.)

Un creciente número de consumidores y distribuidores de alimentos se encuentran preocupados por problemas de plaguicidas en alimentos. Esta creciente conciencia se ha globalizado. Consumidores en todo el mundo preguntan, cómo se producen sus alimentos, y quieren tener alguna seguridad de que la producción es segura y sostenible. En concordancia se identificó el impacto de la aplicación de la norma GLOBALGAP, en el sector agroalimentario Latinoamericano, a partir de la tipificación del aseguramiento de la inocuidad de los alimentos, de las acciones para promover la seguridad y salud de los trabajadores, además de las gestiones orientadas a mitigar el impacto ambiental o a potenciar la sostenibilidad de los recursos naturales. Se realizó una revisión bibliográfica que presentó para la identificación de la norma GLOBALGAP, su fundamento teórico, el marco normativo, y posteriormente, a partir de este fundamento y de los referentes empíricos se llegó a la argumentación y análisis de la misma, en su aplicación a diferentes cultivos en Latinoamérica desde el 2007. Los resultados de este estudio servirán de base en dos aspectos; uno académico, que permita proyectar nuevas investigaciones, y otro de carácter motivacional e informativo para el sector productivo que conlleve al interés en la aplicación de la norma GLOBALGAP

Esta situación generó la necesidad de desarrollar protocolos comunes de certificación para evitar ser valorados bajo diferentes puntos de vista, buscando reglas comunes de certificación de sus productos. EUREPGAP se concentró en desarrollarreglas debuenas prácticas agrícolas que se aplicaron en la agricultura convencional, donde se excedieron en la utilización de componentes sintéticos, para combatir las plagas y las malezas con pesticidas y herbicidas tóxicos y se fertilizó con abonos artificiales, comprometiendo nuestro bienestar y el del medio ambiente. Gradualmente, durante los diez años siguientes se fueron adhiriendo a la propuesta agricultores y minoristas a nivel internacional, por las expectativas globales que se estaban dando en el momento, las cuales consistían en la gestión integral de cultivos, la seguridad de los trabajadores y el cuidado del medio ambiente,así es como esta evolución en el 2007 conduce a la transformación de EUREPGAP a GLOBALGAP En la Tabla 1 se muestranlos principales hechos históricos de la evolución de la norma.

Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales Volumen 2, Enero - Diciembre 2015, p 84 - 97

Tabla 1: Historia de GLOBALGAP

Año 1999

Evento

2000

EUREPGAP establece el principio de colaboración entre los minoristas y productores y presenta los resultados de los ensayos de su Protocolo para Frutas y Hortalizas.

2001

EUREPGAP recibe la primera acreditación ISO 65 para Frutas y Hortalizas y comienza a otorgar los primeros certificados a los productores.

2003

EUREPGAP presenta la versión 2 del Protocolo para Frutas y Hortalizas que resulta de un proceso de revisión, anuncia el desarrollo de una norma para Flores y Ornamentales, y lanza un nuevo y trasparente procedimiento de homologación de las normas/programas.

2004

En octubre 2004 EUREPGAP lanza las normas para café (verde) y acuicultura, y otorga a las explotaciones agrícolas los primeros certificados acreditados basados en la norma para Aseguramiento Integrado de Fincas.

2005

Se publica la primera norma de Referencia para Alimento para Animales y se lanza la versión 2005 para Aseguramiento Integrado de Fincas. Los primeros programas nacionales de producción animal agregan sus listas de verificación a la herramienta de homologación de EUREPGAP

2006

Se publica la primera norma de Referencia para Alistamiento para Animales y se lanza la versión 2005 para Aseguramiento Integrado de Fincas. Los primeros programas nacionales de producción animal agregan sus listas de verificación a la herramienta de homologación de EUREPGAP

2007

Con la realización de un taller, se finaliza el proceso de consulta de la norma EUREPGAP para Camarones. También se anuncia el cambio de nombre de EUREPGAP a GLOBALGAP

2008

GLOBALGAP introduce actividades para apoyar la implementación de la norma en las pequeñas explotaciones, e intensifica el diálogo con organizaciones gubernamentales y no gubernamentales.

2009

GLOBALGAP hace un tour por primera vez, recorriendo cinco continentes para contactar a todos sus clientes. Además de la conferencia anual, el Tour GLOBALGAP, ofrece a los minoristas, productores y asociados la oportunidad de visitar una conferencia más cerca a su ubicación. Las ciudades visitadas fueron Nairobi, Montevideo, Kuala Lumpur, Washington D.C. y Atenas.

2010

Aproximadamente 500 delegados provenientes de más de 50 países se reúnen en la SUMMIT2010 de GLOBALGAP, en el Hilton Metropole Hotel de Londres el 7 y 8 de octubre de ese año. Durante la SUMMIT 2010 en Londres, los Comités Sectoriales de GLOBALGAP, presentan la versión 4 de la norma para Aseguramiento Integrado de Fincas como la versión más consultada, innovadora y con la mayor base científica. La SUMMIT 2010 también marca un hito especial en la historia de GLOBALGAP

Diecisiete minoristas deciden introducir un sistema de verificación independiente como base para el cumplimiento de los proveedores.

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2011

Después del enorme éxito del Tour 2009, GLOBALGAP, decide realizar un tour de conferencias cada dos años. Para el Tour 2009, el equipo de GLOBALGAP hace un recorrido por seis ciudades en diferentes partes del mundo; Nueva Delhi, Ciudad del Cabo, Ciudad de México, Sao Paulo, Varsovia y Atlanta con el fin de recibir opiniones y aportes con respecto a la implementación de la versión 4 de la Norma GLOBALGAP para Aseguramiento Integrado de Fincas.

2012

Ese año vuelve a España la 11a Conferencia de GLOBALGAP La 11a SUMMIT se enfoca en un debate que no podría ser más importante para nuestro futuro: ¿Cómo proporcionar inocuidad alimentaria y sostenibilidad en la actualidad y en los próximos años?

2013

Tour 2013 para presentar nuestras herramientas para el cambio. Quieren involucrar a los actores principales en su país y unirlos detrás de nuestra visión común de la mejora de las buenas prácticas agrícolas de los productores. Mejora de la seguridad y la sostenibilidad significa un mayor acceso a los mercados para los productores; productos más seguros para los minoristas y los consumidores, los sistemas de producción más sostenibles para los gobiernos y las oportunidades de negocio más amplias para los proveedores.

2014

Módulo Base para todo Tipo de Explotación Agropecuaria, Módulo Base para Cultivos, Frutas y Hortalizas. Versión 4.0-Edition 4.0-2, mayo 2 de 2014.

Fuente: GLOBALGAP (s.f.).

Actualmente se siguen desarrollando iniciativas que permiten el perfeccionamiento y adecuación de la norma a estándares globales, lo que sustenta su mejoramiento continuo. Qué es la norma GLOBALGAP? La producción agrícola tiene el desafío de cumplir con requisitos de calidad e inocuidad, lo cual exigirá reforzar los sistemas nacionales de sanidad agropecuaria e inocuidad de los alimentos y avanzar en el reconocimiento de estándares fitosanitarios nacionales basados en la normativa internacional. (Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura, 2012). Según Umpire (2009) un producto de calidad es aquel que tiene la capacidad de cumplir con lo que el consumidor espera. Un producto que es de calidad para un consumidor puede no necesariamente serlo para otro. La calidad está en claro proceso de evolución y que el futuro para dar credibilidad a nuestros productos y recuperar la confianza de los consumidores está en el compromiso de las empresas con la calidad, asegurando que los productos comercializados están rigurosamente controlados por la propia empresa. (Asociación Española para la Calidad, 2012). GLOBALGAP es una de las principales certificaciones solicitadas en el mercado agroalimentario, esta norma

garantiza a los consumidores la calidad del producto que están comprando. Para comprender el deber ser de la norma y su alcance es fundamental partir de su concepto: Según (Bogotá, 2014), GLOBALGAP es un programa y una referencia global para las Buenas Prácticas Agrícolas (BPA), que se gestionó por el Secretariado de GLOBALGAP Food Plus GmbH es una organización sin ánimo de lucro, que representa legalmente el Secretariado GLOBALGAP Se trata de una norma que especifica requisitos de inocuidad para la producción agrícola y se basa en la aplicación de buenas prácticas agrícolas, HACCP y trazabilidad. Sus procedimientos se relacionan con la higiene y la reducción de posibles fuentes de contaminación a lo largo del proceso productivo, la cosecha y el acondicionamiento de la producción. (TÜV Rheinland, 2015). A su vez, son un conjunto de principios, normas y recomendaciones técnicas, aplicables a las diversas etapas de la producción agrícola, ganadera y piscícola. Su aplicación tiene por objetivo ofrecer al mercado productos de elevada calidad y asegurar a los consumidores un producto sano e inocuo para el consumo humano, protegiendo el ambiente y la salud de los trabajadores (Alonso, 2009). Así mismo, la norma de Aseguramiento Integrado de Fincas de GLOBALGAP (IFA) es una normativa a nivel de la explotación o previa a la explotación, que cubre la certificación de todo el proceso de producción del producto, desde el momento en que la planta se encuentra

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en el suelo (origen y puntos de control de semillas) o desde el momento en que el animal se incorpora al proceso de producción hasta el producto final no procesado (no cubre el procesamiento, la manufactura o el sacrificio, a excepción del primer nivel de acuicultura). (The global pathershipfor Safe & GlobalG.A.P, 2012). El objetivo de la certificación de GLOBALGAP, es formar parte de la verificación de las buenas prácticas agrícolas en toda la cadena de producción. (González et al., 2009 a). En la Figura 1 se presenta la estructura general de la norma propuesta, en la cual se describieron los módulos genéricos, también se denominaron ámbitos y módulos específicos denominados subámbitos. Estructura propuesta por (González, et al., 2009b).

Dirección del proceso de auditoria Otras normativas GLOBALGAP

Es importante resaltar que la norma contó con reconocimiento internacional para la producción agropecuaria. Su fin principal es una producción segura y sostenible con el fin de beneficiar a los productores, minoristas y consumidores en todas partes del mundo. El objetivo de GLOBALGAP se estableció como una norma única de buenas prácticas agrícolas (BPA), aplicable a diferentes productos, capaz de abarcar la globalidad de la producción agrícola, reduciendo los riesgos de dicha producción y aportando una herramienta para verificar objetivamente la mejor práctica, de una manera sistemática y consistente.(Asociación Española para la Calidad AEC, 2015)

Ámbitos

Sub-Ámbitos Animales

Sub-Ámbitos Cultivos

Sub-Ámbitos Acuicultura

Figura 1. Etapas de la producción cubiertas por GLOBALGAP Fuente: Gonzálezet al. (2009b).

La Certificación GLOBALGAP cubre inocuidad alimentaria y trazabilidad, medio ambiente (incluyendo biodiversidad), salud, seguridad y bienestar del trabajador, el bienestar animal, también incluyó el manejo integrado del cultivo (MIC), manejo integrado de plagas (MIP),sistemas de gestión de calidad (SGC) y análisis de peligros y puntos críticos de control (HACCP). (Figura 1. Etapas de la producción cubiertas por GLOBALGAP, s.f). A su vez, la aplicación de esta norma trae, entre otros beneficios, la apertura de nuevos y valiosos mercados a productores grandes y pequeños por igual, y ayuda a satisfacer especificaciones básicas de la inocuidad de los alimentos y de sostenibilidad de los minoristas y los principales compradores del mundo. (SCS Global Services, s.f.). Al mismo tiempo, (Bogotá, 2014), de manifestar responsabilidad para minimizar el impacto negativo en el medio ambiente, preservando el entorno,

la reducción del uso de pesticidas y la mejora en la utilización de los recursos naturales. Además, la norma y su aplicación vinculan globalmente a los productores y a los propietarios de las marcas en la producción y la comercialización de alimentos inocuos, para lograr aspectos como; una norma universal, alimentos sostenibles para todos, métodos seguros de producción, uso responsable de los recursos naturales, certificación más fácil y mercados más amplios para los productores, entre otros. Alsina, (2014). Es fundamental entender que la norma GLOBALGAP, esun estándar privado, gestionado por su secretariado, quien establece normativas para la certificación de buenas prácticas agrícolas de forma voluntaria. Esta norma le permitirá dar transparencia y garantía al proceso de producción, minimizando los principales riesgos

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alimentarios obteniendo mayor confianza de sus clientes y el reconocimiento internacional. (Kiwa, s.f). DISEÑO METODOLÓGICO En el estudio se tuvieron en cuenta como elementos centrales los tres pilares base que estructuran la norma:

Higiene e inocuidad alimentaria, Medio ambiente y Seguridad de las personas, que se sustentaron en el antecedente teórico que plantea Pérez (2014). En la Figura 2 se presenta de manera gráfica dichos sustentos, donde se evidenció la importancia de la integración y articulación de los mismos en su aplicación. Pérez, (2014).

El Estándar GLOBALGAP Medio ambiente

Aspectos microbiológicos Productos fitosanitarios

Higiene e inocuidad alimentaria

Manejo integrado de cultivos Manejo integrado de plagas

GAP Seguridad de las personal

Consumidores Trabajadores agrícolas

Figura 2. El Estándar GLOBALG.A.P. Fuente:Pérez, 2014.

Y como antecedente empírico se planteó la identificación de todos los impactos que se generaron al aplicar la norma, a partir de cuestionamientos como: Cuando se aplicó la norma en cada una de las experiencias registradas, se evidenció el aseguramiento de la calidad e inocuidad de los alimentos? ¿En los casos analizados se evidenció la adopción de políticas y acciones para promover la salud, seguridad en los trabajadores y mejoras de condiciones laborales? ¿Se demuestran acciones que mitigaron el impacto ambiental o que potenciaron la sostenibilidad del proceso productivo? De igual forma se buscó estructurar discusiones académicas y sentar una base referencial, que le sirvió a los cultivadores de fuente motivacional e informativa para generar interés en su implementación, y apropiar de manera significativa las ventajas de su aplicación para prospectar futuras investigaciones. La investigación tuvo como población objeto de estudio casos publicados sobre las experiencias adquiridas en la implementación de la norma GLOBALGAP, en el sector productivo hortofrutícola de Latinoamérica. Se tomaron 27 casos, para hacer la revisión bibliográfica, se seleccionaron a partir del año 2007, cuando adquirió el nombre de GLOBALGAP, a su vez se evidenciaron las necesidades de expansión a nuevos mercados y/o requerimiento urgente de respaldo y reconocimiento a sus productos.

MARCO NORMATIVO En Colombia, por ejemplo, se contempló específicamente el plan de Competitividad en el sector agropecuario de la Política Nacional de Competitividad y Productividad, documento CONPES 3527, en la cual se relacionaron 15 planes de acción. Este plan enunciado en el literal iii, trata directamente de la competitividad en el sector agropecuario y agroalimentario. (Documento CONPES 3527, 2008). A su vez, en el mismo documento, se encontró la aplicación de la norma y su articulación en la identificación de los ejes problemáticos dentro de los cuales se destaca el numeral 3, 11 y 12:· En particular, baja productividad del sector agropecuario, degradación ambiental como limitante de la competitividad y debilidad de la institucionalidad relacionada con la competitividad. La consecución del certificado GLOBALGAP será en función del resultado de la auditoría: cuando se haya conseguido un 100% de los requisitos de obligado cumplimiento mayores y un 95% de los requisitos de obligado cumplimiento menores, independientemente de los requisitos que son recomendados. Todos los agricultores auditados deberán llegar al 100% y 95% de cumplimiento de requisitos mayores y menores respectivamente, además de cumplir con la totalidad de los requisitos del Sistema de Gestión de la Calidad.

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Después de la entrega del certificado, el proceso de certificación será de una auditoría anual llevada a cabo para verificar si la empresa sigue cumpliendo con los requisitos detallados en el estándar GLOBALGAP, junto con el programa de auditorías no anunciadas en función de la opción de certificación seleccionada y descritos en el propio protocolo. (Sánchez, 2009). Los documentos normativos (GLOBALGAP, s.f.), para la norma y específicamente para los puntos de control son: • La lista de verificación GLOBALGAP es el documento que se precisó para completar su autoevaluación. • El documento de los Puntos de Control y Criterios de Cumplimiento (PCCC) detalla todo lo que cubre la norma bajo la cual usted se está solicitando la certificación, y además aporta guías adicionales para cumplir los requisitos. • El documento del reglamento general definió el funcionamiento del proceso de certificación, así como los requisitos para los sistemas de gestión de calidad y asuntos relacionados. • La Guía de Interpretación Nacional (NIG, por sus siglas en inglés), aclara la manera en que los PCCC fueron adaptados para un país específico. Por favor consulte si hay una NIG para su país. Si esta existe, usted deberá usarla. ¿Cómo puedo prepararme para la certificación?

Es importante que su compañía y usted mantengan una visión positiva, asuman un compromiso y establezcan claramente los plazos para la implementación y la evaluación. A fin de prepararse para la certificación, usted debe familiarizarse con la norma GLOBALGAP Familiarizarse con la norma lo ayudará en los siguientes aspectos:

Auto-evaluaciones del productor

Externa por el OC

• Entablar un diálogo claro con los compradores: la consulta entre agricultores y compradores acerca de la calidad y la cantidad facilitará la cooperación y el cumplimiento de los requisitos especificados; • Saber qué conocimientos y experiencia son necesarios mediante la utilización del apoyo de los expertos y consultores, según sea necesario; • Planificar la producción: es posible planificar las operaciones a fin de cumplir con los requisitos estándares; • Gestión de insumos: todos los insumos de los procesos de producción son evaluados conforme a los requisitos de la norma; • Gestión del producto en la granja: para preservar la seguridad, legalidad y calidad • Inversiones en las explotaciones agrícolas: realizar el buen mantenimiento de los equipos, gestionar la eliminación de desechos, brindar entrenamiento a los empleados y mantener un ambiente de trabajo seguro y de alta calidad; • Mantener registros: un hito para implementar GLOBALGAP y un prerrequisito para la trazabilidad. (DNV G.L (s.f.). En la Figura 3 se presenta de forma sumaria, las actividades de evaluación previa que los productores deben realizar proyectándose al pre auditorio.

Algunos organismos de GLOBALGAP acreditados

certificación

Los organismos de certificación que desean ser aprobados por esta organización, deben tener acreditación ISO/IEC 17065 para el ámbito y subámbito correspondiente. Un organismo de acreditación reconocido por GLOBALG.A.P., debe ser miembro del Foro Internacional de Acreditación (IAF) y formar parte del Acuerdo Multilateral (MLA) sobre certificación de productos.

Evaluaciones Iniciales (Sólo durante el primer año

Evaluaciones Posteriares

1. Inspección anunciada de todo el ámbito — todas las explotaciones registradas—.

1. Inspección anunciada de todo el ámbito — todas las explotaciones registradas—. 2. Inspección no-anunciada de al menos un 10% de todos los titulares de certificados.

1. Todo el ámbito — todas las explotaciones registradas—.

Figura 3. Actividades de evaluación GLOBALGAP Fuente: GLOBALGAP, 2013.

(OC)

1. Todo el ámbito — todas las explotaciones registradas—.

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Esto significa que el organismo de acreditación se ha sometido a una evaluación entre pares en el ámbito de certificación del producto, habiendo recibido una recomendación positiva en su informe. GLOBALG.A.P. firma los Acuerdos de Licencia y Certificación (LCA) con los organismos de certificación que han aprobado exitosamente el proceso interno de aprobación. Dichos acuerdos y la acreditación aseguran un alto nivel

estandarizado de calidad e integridad. (GLOBALG.A.P., s.f.). Figura 4. En la Tabla 2 se presenta el consolidado de las 27 experiencias en Latinoamérica, tomadas como objeto de análisis en la implementación del protocolo de la norma GLOBALGAP, en el subámbito de frutas y hortalizas.

Control Union Certifications B.V.

Certification Body

SGS Australia PTY LTD

Address/Phone

Contact

Calle 95 No 13-09, Bogotá Local 1 Bocagrande Bogotá Tel; +51 1 6351744 Fax:

Diego Pierred Weiss dpierred@controlunion.com

Carrera 16A No. 78-11 Piso 3. Bogotá Bogotá Tel: 57.1.6069292 Fax: 57.1.6359252

sgs.com Juan Alonso juan.alonso@sgs.com

Figura 4. Lista de OC aprobados Fuente: GLOBALGAP Tabla 2: Experiencias Latinoamericanas en aplicación de la norma GLOBALGAP

No. 1.

Título del estudio Implementación de buenas prácticas agrícolas para reducir el escurrimiento de plaguicida en el cultivo de banano. (Corbana, 2011). Certificación de calidad GLOBALGAP en el cultivo de melón, Escuela Politécnica de Cartagena. (Rojas, 2008).

Implementación del protocolo GLOBALGAP como diagnóstico en producción de arveja para exportación en una finca de la Sabana de Bogotá. (Zavala, 2008).

Fortalecimiento e implementación de BPA (GLOBALGAP) en los procesos de la cadena productiva para aseguramiento de la calidad en el cultivo de palto. (Aguilar, 2014).

5. 6.

Otorgan primer certificado de calidad a cultivo de papa municipio de Subachoque, Cundinamarca. (Rodríguez, 2014). Cobella tiene certificado bajo el protocolo GLOBALGAP Los cultivos de fresas, frambuesas, moras, arándanos, cítricos y caquis. (Cobella, 2013). Implementación del Protocolo GLOBALGAP 3.0 en mango de exportación con fines de certificación (López, 2012). Guía de buenas prácticas agrícolas para la producción de hortalizas limpias en la Sabana de Bogotá. (Corporación Colombiana Internacional. Servicio Nacional de Aprendizaje Sena, 2004). Continúa de la página siguiente

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Seguimiento a los procesos de implementación y certificación de buenas prácticas agrícolas BPA en la norma GLOBALGAP en la producción de gulupa (Passiflora edulia) en el municipio de Ocaña, Norte de Santander. (Arias, 2012).

10.

Verificación de las instalaciones de las unidades productivas de mora (Rubus sp.) para el cumplimiento de la normativa GLOBALGAP 3.1 (opción 2) en la Asociación San Isidro, San José Poaquil, Chimaltenango. (Mazariegos, 2011).

18.

Implementación de buenas prácticas agrícolas para reducir el impacto socioambiental, en la producción de pitahaya en la finca El Divino Niño, vereda El Sinaí del municipio de Palestina, Huila. (Londoño, 2014).

El cultivo ajo (Allium sativum L.), y la cebolla (Allium cepa L.). (Aljaro et al., 2013).

Sistemas de Gestión de Calidad en Explotaciones Agrícolas GLOBALGAP / Tesco Nature’s Choice. (González et al., 2009).

Manual técnico para la implementación de buenas prácticas agrícolas en el cultivo de uchuva (Physalis peruviana L.) en los municipios de San Vicente Ferrer y La Unión del departamento de Antioquia (Zuluaga, 2013).

22.

Aplicación de programas para el mejoramiento de la calidad e inocuidad en la cadena de suministro de frutas y hortalizas: beneficios y desventajas. Estudios de casos de América Latina. (Piñeiro, 2007).

23.

Actualización tecnológica y buenas prácticas agrícolas (BPA) en el cultivo de aguacate. (Bernal, et al., 2014).

24.

El brócoli en Ecuador: la fiebre del oro verde. Cultivos no tradicionales, estrategias campesinas y globalización. (Le, Gall, 2009).

Mejora de los procesos productivos en una finca cultivadora de piña mediante la aplicación de buenas prácticas agrícolas. (Ortiz, et al., 2013).

25.

15.

El durazno de Muzga tendrá certificación GLOBALGAP (Infoagro, 2015).

Uva con certificado GLOBALGAP en los Andes peruanos. (Sierra Exportadora, 2015).

26.

16.

El cultivo de tomate con buenas prácticas agrícolas en la agricultura urbana y periurbana. (Villasanti, 2013).

Establecimientos de parcelas demostrativas con manejo orgánico de cultivo de cacao en la hacienda Pagua de propiedad de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Técnica de Machala. (Jaramillo, 2011).

17.

Buenas prácticas agrícolas. Sistema de aseguramiento de la inocuidad de los alimentos. (Torrado, 2005).

27.

Manejo agronómico de gulupa (Passiflora edulis) en el marco de las buenas prácticas agrícolas (BPA). (Guerrero, et al., 2011).

11.

Manual de calidad para la producción y exportación de mango fresco en Ecuador. (Solórzano, 2009).

12.

Planteamiento de acciones correctivas sobre los punto de control con nivel de cumplimiento mayor y menor a partir de los hallazgos encontrados en lista de verificación del módulo de frutas y hortalizas del sistema de calidad GLOBALGAP en cultivos de guanábana de Fruit Republic S.A. ubicada en el municipio de Montenegro, departamento del Quindío, Colombia para acceder al mercado extranjero. (Garrido y Palma, 2010).

Análisis del nivel de implementación de las buenas prácticas agrícolas en la producción de frutas y hortalizas promisorias en Risaralda, Colombia. (Castillo, 2009).

Fuente: Los autores

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Como resultado del análisis realizado a las anteriores investigaciones, en cuanto a los tres pilares de aplicación de la norma GLOBALGAP, los cuales fueron tomados

como ítems de evaluación, se obtuvo la información presentada en la Tabla 3.

Tabla 3: Resultados

PROYECTOS PORCENTAJES

INOCUIDAD SI

16 59%

NO 11

41%

Comportamiento de varibles

SEGURIDAD Y SALUD DEL TRABAJADOR

MEDIO AMBIENTE

12 44%

NO 15

56%

11 41%

Fuente: Autores

En la variable Inocuidad el análisis mostró los siguientes resultados El 59% de los proyectos revisados indican la adecuada implementación de las condiciones y prácticas que preservan la calidad de los alimentos, dando relevancia a elementos fundamentales de la misma, como son la gestión de control de los alimentos, seguimiento y verificación de las condiciones requeridas por la norma GLOBALGAP Mientras que el 41% no realizan en su totalidad toda la gestión requerida para dar cumplimineto a los lineamientos exigidos por la norma, pero se destaca el interes y el establecimeinto de programas tendientes a lograr los niveles de cumpliento en lo referido a la inocuidad. El 44% de los proyectos analizados a nivel de Seguridad y salud de los trabajadores, muestran acciones concretas y una alta preocupación por tener condiciones laborales seguras, programas de capacitación estructurados, para el adecuado manejo de productos agroquímicos y de los elementos de trabajo, así como el establecimiento de procesos estandarizados para la ejecución apropiada de la labor. Por otro lado, un 56% de los proyectos evidencian que falta generar las condiciones apropiadas para que los trabajadores esten realizando su labor en el marco de programas de aseguramiento de higiene y protección de la salud humana de las personas involucradas en el proceso productivo. En el aspecto de acciones inherentes al Medio ambiente, el estudio muestra que el 41% de los proyectos analizados muestran un alto compromiso frente al manejo integrado de cultivos y plagas, así como las acciones encamidas a la protección del entorno natural mediante la aplicación de medidas que mitigan y potencian la sostenibilidad y protección de los recursos agua, biodiversidad y manejo

NO 16

59%

60% 50% 40% 30%

59%

41%

44%

56%

59% 41%

20% 10% 0%

inocuidad

seguridad y salud del trabajador si

medio ambiente

racional de agroquímicos. Sin embargo, el 59% no está manejando de manera integral los programas que contemplan los elementos físicoquímicos, biológicos, sociales, y de orden económico y cultural que generen efectos de mediato e inmediato plazo. En general, los proyectos priorizan la inocuidad alimentaria frente a la seguridad y salud de los trabajadores y a las acciones que afectan el medio ambiente, pero es importante tener claridad que el sector analizado no se puede considerar como homogéneo, y de ahí la diversidad en la toma de decisiones que cada caso realiza, de acuerdo a su contexto y necesidades particulares. Al examinar estos resultados, de acuerdo con la problemática planteada, se puede llegar a algunos análisis transversales a los mismos y a su vez, evidenciar la importancia de la certificación GLOBALGAP y de su incidencia en el mejoramiento de los cultivos. En la aplicación de la norma en cada una de las experiencias registradas, se evidencia el aseguramiento de la calidad e inocuidad de los alimentos en diferente grado de cumplimiento. Los proyectos plantean la identificación de las variables fundamentales para su respectiva administración, como son el manejo adecuado de los contaminantes químicos de los alimentos, la evaluación de nuevas tecnologías alimentarias, la minimización en la propagación de riesgos microbiológicos y el manejo pertinente de insecticidas, así como la aplicación de mecanismos de control, que reduzcan los efectos de estos contaminantes. Sin embargo, se presentan situaciones opuestas como el caso del proyecto “Cultivo de guanábana en Quindío, Colombia”, en el que ha sido difícil obtener el nivel óptimo de inocuidad en la manipulación del producto, en lo que respecta al control de plagas y roedores, no obstante,

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conscientes de la dificultad, se han planteado planes de mejora que buscan eliminar esta inconformidad. Por el contrario, Tesco Nature´s Choise, a partir de su esquema estructurado, exige a sus proveedores y productores auditorías regulares externas que permitan y aseguren la inocuidad de los productos que comercializan. Otro aspecto primordial es la adopción de políticas y acciones para promover la salud, la seguridad de los trabajadores y mejorar las condiciones laborales, elementos fundamentales para una gestión eficiente y segura, además de incentivar un alto sentido de pertinencia frente a su quehacer diario. Es así como se puede resaltar las labores realizadas en el caso del durazno de Muzga en el Ecuador, donde parte de la estrategia para aumentar la competitividad, productividad y comercialización se fundamenta en mejorar, de manera sustantiva, las condiciones laborales de sus trabajadores, entre otras. Por el contrario, se analizaron proyectos que por circunstancias particulares no cumplen en el momento con todo lo requerido en cuanto salud y bienestar de sus trabajadores, pero que de manera decidida están en el proceso de implementación de planes de mejora donde incluyen la legalización de asociaciones, superar el nivel de analfabetismo de sus socios y lograr una mayor proactividad grupal, como es el caso de las unidades productivas de mora de San Isidro, San José Poaquil, Chimaltenango. Finalmente, al analizar el impacto ambiental, es fundamental articular las acciones que mitiguen los efectos negativos, dado el caso que se presenten o se potencie la sostenibilidad del proceso productivo. Un caso en particular que vale la pena resaltar en el adecuado manejo ambiental es el proyecto del cultivo de melón de Cartagena, donde se aplican prácticas limpias sostenibles y verdes, como protección y adecuada administración de los recursos utilizados en el proceso, el cual está estructurado como sostenible. En contraste, se analizaron casos en los que no se evidencia el uso racional de agroquímicos, el cuidado de la biodiversidad y tampoco de los recursos agua y suelo. Una mirada crítica sobre los casos revisados, permite establecer que para los diferentes cultivadores es importante lograr la certificación de sus productos, sin embargo, es sustancial crear conciencia en dar los mismos niveles de importancia en su aplicación, en los aspectos de la Inocuidad, la Seguridad y salud de los trabajadores y Minimización del impacto ambiental, ya que estos son los tres pilares de la norma y están armonizados para su verdadera acción estratégica.

CONCLUSIONES En respuesta al análisis de la problemática planteada se pudo detectar que a pesar de la heterogeneidad de la población a la que se dirigió el estudio, se encontró un común interés de todos los sectores productivos en llegar a nuevos mercados con la aplicación de la norma. Desde esta perspectiva se llegó a evidenciar los siguientes aspectos: No todos los casos dieron el mismo nivel de importancia a los tres pilares de la norma, lo cual hizo que su aplicación les representara mayor dificultad; lo anterior debido a que no se tenía la misma concepción e integración de los aspectos que conforman la norma. En ese mismo sentido, es necesario antes de dar inicio a la implementación de la norma, realizar un reconocimiento previo a esta; ingresar a sistemas estructurados de formación y de asesoría donde participen todos los estamentos involucrados que permitan alcanzar un claro entendimiento de la norma y su aplicación. Si bien las condiciones productivas y laborales no permiten una aplicación estándar de la norma, por la diversidad de los sectores productivos e incluso, al interior de ellos mismos, cada uno debe fortalecer los aspectos donde presente mayor vulnerabilidad, sin perder la articulación de los factores base de las buenas prácticas agrícolas. También se puede destacar que la certificación, aunque da importancia a las personas para una gestión de la explotación eficiente y segura, no implica que se genere como consecuencia inmediata el mejoramiento de las condiciones laborales; esto debe ir de la mano de una concepción integral de la apropiación de la misma, por parte de todos los actores involucrados. Es de destacar que uno de los impactos originados con la aplicación de la norma es haber logrado la reducción en la concentración del herbicida, lo que implica que al realizar la certificación en GLOBALGAP, se va a contrarrestar indirectamente los efectos adversos de estos, específicamente en la contaminación de agua y en el subsuelo, mitigando el riesgo de alterar el medio ambiente.

N. Rincón, C. Figueredo, N. Salazar: Impacto de la aplicación de la norma GLOBALGAP, en el sector agroalimentario latinoaméricano

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ÍNDICE DE AUTORES AUTHORS Agudelo Perdomo, Camilo Augusto. Colombiano. Magíster en Sistemas de Producción Agropecuaria, vinculado a ONF-Andina. Correo electrónico: agudelocamil@gmail.com Aguirre Gaviria, María Cristina. Colombiana. Zootecnista. Especialista en Gestión y Producción Acuícola. Universidad Rural y Agropecuaria de Colombia. Unisarc. Docente universitaria e Instructora Centro del Sector Agropecuario SENA, Risaralda. Correo electrónico: macriag@misena.edu.co Aristizábal Rodríguez, Héctor Fabio. Colombiano. Ingeniero Agrícola. Ph.D (c) en Ciencias Agropecuarias con énfasis en Suelos. Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. Correo electrónico: hector-fabio.aristizabal@cvc.gov.co; aristizabalr67@gmail.com Bautista Barrios, Luis Carlos. Colombiano, Ingeniero químico. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. Especialista en Dirección de Producción y Operaciones. Grupo de Investigación en Procesos Químicos, Catalíticos y Biotecnológicos de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales Talento Tecnoparque - Línea de Biotecnología y Nanotecnología, Centro Agropecuario La Granja. Correo electrónico: lcbautistab@gmail.com Dussán, Astrid Lorena. Colombiana. Ingeniera Agrícola. Universidad Surcolombiana. Correo electrónico: aslo.dusan@hotmail.com Escobar Chalarca, Carlos Alberto. Colombiano. Ph.D en Ciencias Agropecuarias con énfasis en suelos. Universidad Nacional de Colombia, Palmira. Correo electrónico: caescobarch@unal.edu.co Faber, Ben. Norteamericano. Ph.D. Fertilidad de Suelos. Universidad de California. C.A. Correo electrónico: bafaber@ucanr.edu; bafaber@ucdavis.edu Figueredo Garzón, Cesar Augusto. Colombiano. Ingeniero Industrial. Especialista en Finanzas. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Especialista en Pedagogía para el Desarrollo del Aprendizaje Autónomo. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD- Cread, Duitama. Correo electrónico: cesar.figueredo@unad.edu.co

Martínez Santos, Pedro. Español, Ph.D en Hidrogeología Universidad Complutense de Madrid, Profesor titular, Departamento de Geodinámica, Universidad Complutense de Madrid – Madrid España. Correo electrónico: pemartin@ucm.es Medina Calderón, Favio Armando. Colombiano. Microbiólogo con énfasis en Alimentos. Líder del Laboratorio de Aseguramiento y Control de Calidad de Agroindustria. Profesor Universidad del Tolima. Formación en Técnicas de Cultivo de Tejidos Vegetales in vitro. Instructor Centro Agropecuario La Granja SENA, Tolima. Grupo de Ciencia, Tecnología e Innovación SENAGROTIC. Correo electrónico: fmedinac@misena.edu.co Muñoz Arroyave, Luz Elena. Colombiana. Bióloga Marina. Especialista en Gestión y Producción Acuícola. Universidad Rural y Agropecuaria de Colombia. Docente Facultad de Ciencias Pecuarias, Unisarc. Correo electrónico: biologia@unisarc.edu.co Osorio Tangarife, Mónica Patricia. Colombiana. Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos. Departamento de Química. Universidad del Tolima. Correo electrónico: mposorio@ut.edu.co Reyes Méndez, Laura María. Colombiana. Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos, Departamento de Química. Universidad del Tolima. Correo electrónico: lauramreyes@gmail.com Rincón Parra, Nidia Stella. Colombiana. Ingeniera Industrial. Especialista en Gerencia de Proyectos. Magíster en Administración de Negocios. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD- Cread, Duitama. Correo electrónico: nidia.rincon@unad.edu.co Rodríguez Arias, Nelson. Colombiano. Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos. Departamento de Química. Universidad del Tolima. Correo electrónico: nrodrigueza@ut.edu.co Salamanca Grosso, Guillermo. Colombiano. Director Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos. Departamento de Química. Universidad del Tolima. Correo electrónico: gsalaman@ut.edu.co,

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Salazar Mancipe, Ángela María. Colombiana. Magíster en Educación Ambiental y Desarrollo Sostenible. Universidad Santiago de Cali. Estudiante de Maestría en Ingeniería y Gestión Ambiental EADIC - Convenio OEA. Madrid España, 2015. Economista Universidad del Valle. Docente Facultad de Ciencias Económicas y Administrativas. Universidad de San Buenaventura. Cali. Correo electrónico: amsalazar2@usbcali.edu.co Salazar Villamil, Nubia Stella. Colombiana. Ingeniera Industrial. Especialista Alta Gerencia en Mercadotecnia. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Correo electrónico: nubia.salazar@unad.edu.co Soleno Wilches, Ronald. Colombiano. Ingeniero Agroindustrial. Universidad del Atlántico. Magíster en

Agronegocios y Alimentos. Universidad de Buenos Aires, Argentina. Ph.D en Ciencias Agropecuarias. Universidad de Buenos Aires, Argentina. Investigador Asociado SENA - Centro Agropecuario de Buga. Correo electrónico: sronald@sena.edu.co; ronaldsoleno@hotmail.com Torrente Trujillo, Armando. Colombiano. Ph.D. Profesor Titular Universidad Surcolombiana, Neiva. Grupo de Investigación Hidroingeniería y Desarrollo Agropecuario GHIDA. Correo electrónico: armator@usco.edu.co Vargas Narvaez, Adriana. Colombiana. Ingeniero Agrícola. Universidad Surcolombiana, Neiva. Correo electrónico: adriana.vargas@gmail.com

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POLÍTICAS EDITORIALES La Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales es una publicación periódica con temas científicos y tecnológicos del Centro Agropecuario del SENA de Buga y su Grupo de Investigación en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales GICTACAB, que permite la divulgación de investigaciones del sector agropecuario y agroindustrial, priorizando las áreas relacionadas con las líneas Agrícola, Pecuaria, Agroindustria, Alimentaria y no Alimentaria, incluye aplicaciones de otras ciencias afines como Biotecnología, Bioprocesos, Ecología y Ambiente, Nutrición e Inocuidad, Informática Aplicada, Economía Aplicada y Matemática Aplicada; está dirigida a la comunidad científica, académica y a los sectores agropecuarios y agroindustrial. Su principal objetivo es socializar y visibilizar los resultados de investigaciones científicas y tecnológicas relacionados con las áreas antes mencionadas que incidan y sean herramientas de estudio para los programas de formación del SENA y para la comunidad científica nacional e internacional. La revista publica resultados de investigaciones científicas y tecnológicas originales e inéditas en español e inglés, de autores nacionales e internacionales y grupos de investigación integrados por instructores del SENA, para todos los casos serán rigurosamente sometidos a un proceso de arbitraje. ORIENTACIONES ARTÍCULOS

PARA

AUTORES

• El autor deberá enviar su artículo al director de la revista y garantizar que el manuscrito es inédito, si este ha sido presentado en alguna ponencia deberá certificar que el escrito no ha sido publicado en revistas impresas o electrónicas, de igual manera se hará responsable del contenido del mismo y de los permisos para reproducir el material gráfico (fotos, ilustraciones, imágenes) con los respectivos derechos de autor, los cuales serán anexados en la documentación requerida para la publicación del artículo. • El autor autoriza la cesión de los derechos a la Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales para su publicación por cualquier medio.

de diez días. Si este no se ajusta a la línea editorial, el Comité Editorial se reserva el derecho de enviar un informe al autor para cambiar o rehacer su artículo, total o parcialmente, teniendo el autor y/o autores que iniciar nuevamente el proceso de envío de su trabajo. • Para continuar con el proceso de publicación, el artículo debe ser evaluado por árbitros teniendo en cuenta el resultado de la escala de valoración establecida por la revista. CLASIFICACIÓN DE LOS ARTÍCULOS Los artículos aceptados para ser publicados en la Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales corresponden a la clasificación establecida por el Índice Bibliográfico Nacional de Publicaciones Seriadas Científicas y Tecnológicas de Colombia PUBLINDEXCOLCIENCIAS, siguiendo la siguiente tipología: 1. Artículo de investigación científica y tecnológica. Documento que presenta, de manera detallada, los resultados originales de proyectos terminados de investigación. La estructura utilizada contiene: Introducción, Marco Teórico, Metodología, Resultados y Discusión, Conclusiones y Referencias. Se pueden incluir los agradecimientos. 2. Artículo de reflexión. Documento que presenta resultados de investigación terminada desde una perspectiva analítica, interpretativa o crítica del autor, sobre un tema específico, recurriendo a fuentes originales. La estructura contiene: Introducción, Marco Teórico, Discusión, Referencias. 3. Artículo de revisión. Documento resultado de una investigación terminada donde se analizan, sistematizan e integran los resultados de investigaciones publicadas o no publicadas, sobre un campo en ciencia o tecnología, con el fin de dar cuenta de los avances y las tendencias de desarrollo. Se caracteriza por presentar una cuidadosa revisión bibliográfica de por lo menos 50 referencias. Estructura: Introducción, Marco Teórico, Desarrollo Teórico y Referencias.

• Mientras el artículo se evalúa no podrá ser enviado a otras revistas.

4. Reporte de caso. Documento que presenta los resultados sobre una situación particular con el fin de dar a conocer las experiencias técnicas y metodológicas consideradas en un caso específico. Incluye una revisión sistemática comentada de la literatura sobre casos análogos.

• Si el artículo es conforme a las áreas de la revista será sometido a un sistema de arbitraje anónimo, el cual enviará el resultado de la evaluación en un plazo máximo

Los artículos deben cumplir con las siguientes secciones: a. Introducción: debe atraer la atención del lector y explicar por qué se realizó el estudio.

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b. Marco teórico: llevará las referencias bibliográficas estrictamente necesarias que justifiquen la investigación. c. Metodología: presenta y justifica la metodología escogida, los pasos seguidos y los instrumentos empleados para llegar a los resultados. Se debe escribir en pasado. d. Resultados: responden a los objetivos que se plantearon y a la metodología empleada, la cual es importante para la validez de la investigación. e. Discusión: registra los aspectos nuevos e importantes y las conclusiones derivadas del estudio, explica el significado de los resultados, las limitaciones del estudio como también las utilidades y valores en futuras investigaciones. f. Conclusiones: se deben resaltar los aspectos más importantes del artículo evitando afirmaciones que no estén demostradas o poco fundamentadas. Se podrán incluir recomendaciones cuando sea necesario. g. Agradecimientos: en este aparte se mencionan las fuentes de financiación. h. Citas bibliográficas: se identifican dentro del texto del artículo, se harán mediante el uso de paréntesis siguiendo las normas de estilo APA (American Psychological Association), sexta edición.

investigación, dirección postal, ciudad, departamento o estado, país, correo electrónico, preferiblemente correo institucional, indicar el autor principal que mantendrá correspondencia con el editor y el equipo editorial, en primera instancia, y con el público en general, una vez haya sido publicado. Resumen analítico: este debe sintetizar las ideas y fundamentos destacando los elementos principales, como temática, antecedentes, metodología y los resultados más significativos, no debe contener referencias (máximo 250 palabras). Debe incluir una versión del resumen en inglés (abstract). Palabras clave: ayudan a identificar la temática desarrollada en el artículo sin repetir palabras del título. Se emplean entre cinco (5) y ocho (8) palabras en español e inglés (keywords). Texto del artículo: el manuscrito se debe redactar en tercera persona del singular, conservando las reglas de ortografía y de estilo. En los artículos en español y portugués se deben usar puntos para separar los miles y coma para separar los decimales. Los manuscritos en inglés requieren el uso de la coma para separar los miles, y los puntos para separar decimales.

REQUISITOS TÉCNICOS DEL ARTÍCULO

Tablas y figuras: se mencionan en el texto antes de ser presentadas, con numeración consecutiva y en orden desde su primera citación. Si la tabla ya fue publicada se debe citar la fuente original. Las letras, números y símbolos deben ser claros en todas las ilustraciones. Las imágenes y fotografías deben tener una alta resolución y serán remitidas en un archivo aparte al del manuscrito. Los títulos de las tablas deben ser puestos sobres las mismas; las figuras se mencionan debajo.

Tamaño, tipo de fuente y márgenes: el manuscrito debe presentarse en formato Word, tamaño carta (21,59 cm x 27,54 cm), en letra Times New Roman a 10 puntos, interlineado doble y alineado a la izquierda.

Ecuaciones: deberán enumerarse en orden de aparición. Para facilitar la labor de los autores en la elaboración de citas y referencias se presentan algunos ejemplos del correcto uso de esta norma.

Extensión: el documento debe tener una extensión mínima de 15 páginas y máximo 25, incluyendo bibliografía, gráficos, tablas y anexos.

Agradecemos a los autores leer el resumen de las normas generales APA, sexta edición, que aparecen en el sitio web: http://www.bioagroindustria.com

Título: este debe ser preciso y tener relación con el contenido del trabajo, en lo posible no ser extenso, no debe llevar abreviaturas y debe ser traducido al inglés o español, según el caso.

Citas textuales dentro del artículo: cuando las citas tienen menos de 40 palabras, estas se deben incorporar al texto entre comillas precedidas de la referencia. Ejemplo: “En estudios psicométricos realizados por la Universidad de Connecticut, se ha encontrado que los niños tienen menos habilidades que las niñas” (Ferrer, 1986, p. 454).

i. Referencias bibliográficas: deben estar citadas en el texto del artículo con las normas de estilo APA, sexta edición y se incluirán al final del artículo en orden alfabético.

Autores: se incluye el nombre completo, título académico de pregrado y último título obtenido, cargo, sección, facultad, universidad o institución, nombre del grupo de

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Las citas de más de 40 palabras se incorporan en forma de bloque sin el uso de comillas, comienza este bloque en un nuevo párrafo dejando cinco espacios del margen izquierdo. Ejemplo: Martínez (1993, p.15) encontró lo siguiente: La ciencia resulta incapaz de entenderse a sí misma en forma completa, aunque puede ayudar en la comprensión de ese proceso. Su mismo método se lo impide. Ello exige el recurso a la metaciencia. Pero la metaciencia no es ciencia como la metafísica. Artículo de Revista: apellidos, inicial(es) del nombre, año de publicación, título del artículo, punto; nombre de la revista completo y en cursiva, coma; volumen en cursiva; número entre paréntesis y pegado al volumen (no hay espacio entre volumen y número); coma, página inicial, guión, página final, punto. Ejemplos: Gutiérrez Calvo, M. y Eysenck, M.W. (1995). Sesgo interpretativo en la ansiedad de evaluación. Ansiedad y Estrés, 1(1), 5-20. Libros: autor/a (apellido -solo la primera letra en mayúscula-, coma, inicial de nombre y punto; en caso de varios autores/as, se separan con coma y antes del último con una “y”), año (entre paréntesis) y punto, título completo (en letra cursiva) y punto; ciudad y dos puntos, editorial. Ejemplo: Tyrer, P. (1989). Classification of Neurosis. London: Wiley Capítulos de libros: nombre del autor del capítulo. (año). Título del capítulo. punto; “En”; nombre de los editores del libro (inicial, punto, apellido); (Eds.), título del libro en cursiva; páginas que ocupa el capítulo entre paréntesis, punto; ciudad de publicación, dos puntos, editorial. Ejemplo: Singer, M. (1994). Discourse inference processes. En M. Gernsbacher (Ed.), Handbook of Psycholinguistics (pp. 459-516). New York: Academic Press.

Material consultado en internet: apellido, inicial (es) del nombre (año). Título del material. Recuperado fecha de recuperación DD/MM/AAAA de la dirección electrónica. Ejemplo: Suñol. J. (2001). Rejuvenecimiento facial. Recuperado el 12 de junio de 2001, de http://drsunol.com Conferencias presentadas en simposios y congresos: apellido, iniciales del nombre. (año y mes). Título de la conferencia. Nombre del simposio o conferencia, institución organizadora, ciudad, país. Ejemplo: Rojas, C., & Vera, N. (agosto de 2013). ABMS (Automatic BLAST for Massive Sequencing). En H. Castillo (Presidencia), 2° Congreso Colombiano de Biología Computacional y Bioinformática CCBCOL. Congreso llevado a cabo en Manizales, Colombia. Tesis y trabajos de grado: apellido, iniciales del nombre. (Año). Título de la tesis (nombre del título obtenido). Nombre de la institución, dependencia académica. Ciudad, país. Ejemplo: Aravena, V. (2012). Diseño de un plan de prevención y control de incendio para Avícola La Aguada (Tesis doctoral), Instituto Profesional INACAP, Facultad de Ciencias. Santiago, Chile.

Revista Colombian de Investigaciones Agroindustriales Centro Agropecuario Sena Buga Carretera Central, Vía Buga-Tuluá Teléfono (57) 2 237 6300 ext. 23291 Guadalajara de Buga, Colombia revistagroindustrial@sena.edu.co revistasenabuga@gmail.com

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EDITORIAL POLICIES The Colombian magazine of Agro-industrial Research is a periodic publication of the Agricultural Science and Technology Center SENA in Buga and its Research Groups on Science & agricultural technology GICTACAB, which allows the release of research of the agricultural and agro-industrial sector, prioritizing areas related with Agriculture, Livestock, Agro Industry, Food and non-food, including applications of related sciences such as Biotechnology, Bioprocessing, Ecology and Environment, Safety and Nutrition, Applied Computing, Applied Economics, Applied Mathematics; It is aimed at the scientific community, academic and the agricultural and agro-industrial sectors. Its main objective is to socialize and visualize the results of science and technology related to the above areas that affect and are research tools for SENA training programs and the national and international scientific research community. The magazine publishes original results of scientific and technological research and unpublished in Spanish and English national and international authors and research groups composed of SENA instructors, all cases will be strict subject to arbitration. GUIDELINES FOR ARTICLE AUTHORS • The authors should send their articles to the magazine director, which is unprecedented guarantee, in case of being presented in any exposition the author must ensure that the writing has not been published in any magazine in physical or electronic, they are responsible for the content and the permission to reproduce the material (photos, pictures) copyrighted which are attached in the documents sent. • The authors authorize the resign of rights to the Colombian Agro-Industrial Research Magazine for its publications by any means. • While the article is evaluated it cannot be sent to other magazines. • If the article is consistent with the areas of the magazine, it is subjected to an anonymous arbitration system that will send the outcome of the evaluation within a maximum of ten days. If it doesn’t adjust to the editorial line, the Editorial Committee reserves the right to send a report to the author to change or redo the article, in whole or in part, having the author and / or authors to begin the process again. • To continue the publication process, the article must be

evaluated by judges taking in account the result on the evaluation scale established by the magazine ARTICLE CLASIFICATION The accepted articles to publish in the Colombian Agro Industrial Research magazine correspond to the classification established by the National Bibliographic Index of Serial Scientific and Technological PUBLINDEX-COLCIENCIAS Colombia, according to the following typology: 1. Scientific and technological research article. Document that presents in detail the original results of completed research projects. The structure used, contains: Introduction, Theoretical framework, Methodology, Results and Discussion, Conclusions and References. You can include the acknowledgments. 2. Reflection article. Documents that present results of finished researches from an analytic, interpretative or critical perspective of the author on a specific topic based on original sources. The structure contains: Introduction, Theoretical framework, Discussion, References. 3. Review article. Documents result of a finished research where you analyze, systemize and integrate results of published or not published researches about a science or technology fields, with the objective of spreading the advances and trends of development. Its characterized by presenting a careful bibliographic review of about 50 references. Structure, Theoretical Framework, Theoretical Development and References. 4. Case Report. A document that presents the results on a particular situation in order to publish the technical and methodological experiences considered in a specific case. It includes a systematic review of literature on similar cases. The articles must comply with the following sections: a. Introduction: It must attract the reader’s attention and explain why the study took place. b. Theoretical framework: It contains the bibliographical references strictly necessary to justify the research. c. Methodology: Presents and justifies the chosen methodology, the steps followed and the instruments used to get the results. It must be written in past tense. d. Results: the conclusion of the objectives set, the

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methodology applied which is important for the validity of the research. e. Discussion: The new important aspects and the conclusions of the study are registered here; it explains the significance of the results, the studies limitations, utilities and values in future researches. f. Conclusions: The most important aspects of the article should be highlighted, avoiding unsubstantiated statements or poorly substantiated. You can include references when necessary. g. Acknowledgments: Mention funding sources. h. Citations: are identified in the text of the article they will be made by using parentheses following the APA style rules (American Psychological Association) sixth edition. i. Bibliographic references: They must be cited in the text of the article, they must follow the style of the American Psychological Association (APA), sixth. Included at the end of the article in alphabetical order TECHNICAL REQUIRMENTS Size, type and margin: Files must be presented in Word format, letter (21.59 cm x 27.54 cm) size, font Times New Roman size 10, double spaced and left-aligned. Extension: The document must be a minimum of 15 pages and a maximum 25 pages, including bibliography, graphs, tables and attachments Title: You must be precise and related to the content of the work, if possible not be extensive, should not have abbreviations and translated into English or Spanish whatever the case may need. Authors: Full name, academic title and last title obtained, position, section, college, university or institution, research group’s name, address, city, state, , country, email, preferably institutional mail, indicate the main author who will be in contact with the editor and editorial team at first instance and once published with the general public. Analytic Summary: It must synthesize the ideas and fundaments, while highlighting the principal elements such as theme, antecedents, methodology, most significant results, must not contain references and it must not exceed 250 words. It must include an English version of the summary or abstract.

Keywords: They identify the developing theme in the article without repeating the ones present in the title. They must be between 5 (five) and 8 (eight), in English and in Spanish. Article text: The articles must be written in singular third person, maintain the rules of spelling and style. The articles in Spanish and Portuguese must use dots to separate the thousands and commas to separate decimal digits. For the English articles, the comma should be used to separate the thousands and the point must be used to separate decimal digits. Tables and figures: They must be mentioned in the text before being presented with consecutive numeration, in order of its first quotation. If the table has been already published, quote the original source. All letters, numbers and symbols must be clear in all the illustrations. The imagery and photographs are received in high definition and must be provided in a separate file from the article. Equations: All the equations must be enumerated in order of appearance. To facilitate the work of the authors in the quotations and references, some examples for the correct usage of the standard, are provided. We thank the authors for reading the summary of the APA general standards, sixth edition, which appear in the website http://www.bioagroindustria. com Textual quotations within the article: When quoting’s are less than 40 words, these must include the text within quotation marks, while preceded by its reference. Example: “The psychometric studies subjected by the University of Connecticut, have found that boys have less abilities than girls.” (Ferrer, 1986, p. 454). The quotations that have more than 40 words, are introduced as a block, without using quotation marks, start in a new paragraph block, while leaving 5 spaces from the left margin. Example: Martinez (1993, p.15 ) found the following: Science is unable to understand itself completely in a complete manner, although it can help in the comprehension of that process. It is not allowed by its own method. That demands a resort to metascience. But metascience is not like metaphysics. Magazine article: Last Name, Name initials, year of publication, title of article, point; complete name of magazine, in italic, comma; volume, in italic; number between parentheses and next to the volume (no space

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between volume and number); comma, initial page, script, final page, period.

Example: Suñol. J. (2001). Rejuvenecimiento facial. Recuperado el 12 de junio de 2001, de http://drsunol.com

Examples: Gutiérrez Calvo,M. y Eysenck, M.W. (1995). Sesgo interpretativo en la ansiedad de evaluación. Ansiedad y Estrés, 1(1), 5-20.

Conferences presented at symposiums and congressesLast name, Name initials. (year and month). Title of the conference. Name of the symposium or conference, hosting institution, City, Country.

Books: Author, (Last name - Only the first letter in capital - comma, Name initial and period; in the case of multiple authors, they are separated with commas and before the last, use the word “and”), year (in parentheses) and period, complete title (in italic) and period, complete title ( in italic) and period; city and colon, editing house. Example: Tyrer, P. (1989). Classification of Neurosis. London: Wiley Book Chapters- Name of the author of the chapter (year). Title of the chapter, period; “En”; name of the editors of the book (initial , period, last name); “(Eds), title of the book in italic; pages occupied by the chapter, in parenthesis, period; city of publication, colon, editorial house. Example: Singer, M. (1994). Discourse inference processes. En M. Gernsbacher (Ed.), Handbook of Psycholinguistics (pp. 459-516). New York: Academic Press. Material consulted on internet- Last name, initial(s), of the name (year). Title of the recovered material and date,electronic address or URL.

Example: Rojas, C., & Vera, N. (Agosto de 2013). ABMS (Automatic BLAST for Massive Sequencing). En H. Castillo (Presidencia), 2° Congreso Colombiano de Biologia Computacional y Bioinformática CCBCOL. Congreso llevado a cabo en Manizales, Colombia. Degree papers and theses: Last name, Name initials. (year). Title of the Thesis (Name of the title obtained). Name of the institution, academic dependence, City, Country. Example: Aravena, V. (2012). Diseño de un plan de prevención y control de incendio para Avícola La Aguada (Tesis doctoral), Instituto Profesional INACAP, Facultad de Ciencias. Santiago, Chile.

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INVESTIGACIONES

AGROINDUSTRIALES ISSN Impreso: 2422-0582 - ISSN electrónico: 2422-4456

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Rev.colomb.investig.agroindustriales ISSN Impreso: 2422-0582 ISSN electrónico: 2422-4456 PERIODICIDAD: Anual

Leonardo Tafur Calderón Subdirector Centro Agropecuario Buga y Director de la Revista

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RECIA Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales

GICTACAB Grupo de Investigaciones en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales Gictacab

Semillero de Investigaciones en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales Sictacab

ESCUELA NACIONAL DE

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE

CONFITERÍA Henry Drouven – Hernando Hernández)

La Mesa Sectorial de Confitería es una instancia de concertación en la cual participan los sectores productivo, académico y gubernamental, su objetivo es aportar a la cualificación del talento humano, esto se logra mediante el desarrollo de: • Elaboración de normas sectoriales de competencia laboral. • Proyectos de certificación de competencias laborales. • Identificación y desarrollo de acciones de formación en confitería. • Acceso a proyectos de investigación, desarrollo tecnológico e innovación. Uno de los resultados de la Mesa Sectorial de Confitería, es la creación de la Escuela Nacional de Confitería, ubicada en el Centro Agropecuario de Buga de la Regional Valle del Cauca, ambiente al servicio de las empresas del sector para la formación del talento humano y el desarrollo de nuevos productos. Está dotada con equipos de última tecnología para la producción de confitería tales como: caramelos duros y blandos, gomas, masmelos, grageados, gomas de mascar y confitería de chocolate.

Fotografías: Adolfo Aragón y Fredy Paz

SEMINARIO INTERNACIONAL

DE INVESTIGACIONES AGROINDUSTRIALES

CENTRO AGROPECUARIO DE BUGA • OCTUBRE 15 Y 16 DE 2015 Auditorio

Muestra Agroindustrial Catalina Arroyave

Hernán Ceballos Lascano

Con la realización del II. Seminario Internacional de Investigaciones Agroindustriales, la Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales y el Grupo de Investigaciones en Ciencias & Tecnologías Agroindustriales-GICTACAB, del Centro Agropecuario del SENA de Buga quieren mostrar la producción científica y tecnológica de investigadores nacionales e internacionales que trabajan en las líneas de investigación relacionadas con la revista.

Satoshi Ogawa

Las ponencias resultaron de gran interés para los asistente quienes tuvieron la oportunidad de conocer sobre: • Mejoramiento genético de la yuca y su potencial para la seguridad alimentaria y usos industriales. • Efecto de recubrimientos comestibles sobre la calidad del mango tommy atkins mínimamente procesado. • Transformación de una planta de etanol en una biorrefinería para la producción de energía. • Productos químicos y fertilizantes a partir de caña panelera. • Agroquímica desde las Macromoléculas para el área de frutas y hortalizas. • Investigación y desarrollo de empaques biodegradables elaborados a partir de yuca. • Cremogenados de Frutas Tropicales: Tendencias y Perspectivas. • Métodos de conservación no térmicos en la industria alimentaria. • Innovaciones recientes en el procesado de frutas y hortalizas Avances de Proyecto colaborativo entre Colombia y Japón para impulsar el sector arrocero. • Elaboración de Caramelo duro con Jengibre: Una alternativa de alimento funcional para la industria confitera. • Cambio Climático: Implementación de medidas de adaptación del sector Agrario Colombiano frente a la variabilidad climática regional. • Estrategias de conservación y fomento de la raza Hartón del Valle en el Centro Agropecuario de Buga. • Cloro orgánico como alternativa para potabilización de aguas y control de enfermedades infecciosas en el sector agropecuario. En el evento participaron en la modalidad de posters proyectos de investigaciones de estudiantes de las universidades del Cauca, Nacional de Colombia, Bogotá, Universidad del Tolima, Sena Regional Bogotá-Cundinamarca, Grupos de investigación CIDE-INNOVA, CIDENNOVA y Grupo GICTACAB del Centro Agropecuario del Sena de Buga; esta actividad se acompañó con la Primera Muestra de Fotografía Agroindustrial que permitió mostrar aspectos relacionados con la producción agroindustrial del Centro Agropecuario de Buga. Exposición de pósters