TECNOLOGUIA ALIMENTICIA
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
CONTENIDO COLONIZACIÓN MICORRICICA EN PLANTAS DE AGUACATE (Persea americana L.) .................................................. 3 RESUMEN ..................................................................................................................... 3 SUMMARY ................................................................................................................ 4
Caracterización de la pulpa de guayaba (Psidium guajava L.) tipo "Criolla Roja". .. 17 RESUMEN ................................................................................................................... 17 ABSTRACT .............................................................................................................. 18
ESTIMACIÓN DEL ÁREA FOLIAR DE PAPAYA (Carica papaya L.) BASADA EN MUESTREO NO DESTRUCTIVO ..... 37 RESUMEN ................................................................................................................... 37 SUMMARY .............................................................................................................. 38
2
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
COLONIZACIÓN MICORRICICA EN PLANTAS DE AGUACATE (Persea americana L.) MYCORRHIZAL COLONIZATION IN AVOCADO PLANTS (Persea americana L.) Imelda Montañez Orozco1,Carolina Vargas Sarmiento2,Marco Cabezas Gutiérrez1,Jairo Cuervo Andrade3 1
Docentes Investigadores, Facultad de Ingeniería Agronómica. U.D.C.A. Dirección para correspondencia: Calle 222 No. 55-37, Bogotá, D.C. bmontanez@udca.edu.co;mcabezas@udca.edu.co. 2
3
Microbióloga M.Sc. Docente Cátedra, Facultad de Ciencias Ambientales. U.D.C.A. Dirección para correspondencia: Calle 222 No. 55-37, Bogotá, D.C. martvargas@udca.edu.co
Ingeniero Agrónomo Ph.D. Profesor Asociado, Facultad de Agronomía. Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá. jlcuervoa@unal.edu.co Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 13 (2): 51-60, 2010
RESUMEN Se realizó un estudio en plantas de
formadores de micorriza arbuscular (HFMA),
utilizando
tres
suelos
diferentes, procedentes de huertos, ubicados en el departamento del Meta, en los Llanos Orientales de Colombia. El objetivo fue determinar el tipo de colonización establecida empleando dos cepas nativas. Se aguacate en fase de vivero, para
aislaron,
evaluar la colonización con hongos
3
se
identificaron
y
se
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 propagaron dos morfotipos de
colonización,
HFMA pertenecientes a los
variedad
géneros
inoculada en un suelo tipo Hapludox,
Glomus
Acaulospora,
los
y
cuales,
se
de
se
obtuvo
en
aguacate
la
Común,
con el aislamiento de Glomus sp.
inocularon en tres variedades de Palabras clave: Hongos formadores
aguacate: Lorena, Santana y Común.
de micorriza, suelos ácidos, tipo de
Se encontró que la colonización
colonización,
predominante para ambos fue de tipo Paris.
El
mayor
porcentaje
potencial
infectividad
de
de
microbiana
SUMMARY In
avocado
plants,
using
two
native
form.
strains.
to
morphotypes of FMA
percentage
belonging
the
obtained
arbuscular mycorrhiza
genera Glomus and
Common
fungi (FMA) formers,
Acaulospora
were
variety, inoculated in
using three different
isolated and identified
a Haplodux type soil
soils
and
inoculated
in
with
orchard located at the
three
varieties
of
isolation.
eastern
of
avocado
Lorraine,
Colombia
was
Santana
and
conducted.
The
Common.
colonization
with
coming plains
objective determine
the
was
from
to the
established colonization
to
It
was
determined that the predominant colonization for both
type
morphotypes was the
highest
The
nursery phase, a study evaluate
Two
Paris
Key
colonization was in
avocado
the
Glomus
words:
mycorrhiza
the
Fungi formers,
acidic
soils,
colonization
type,
potential
microbial
infectivity.
INTRODUCCIÓN Conocido en el
aguacatero, la especie Persea americana L.,
mundo
actualmente, se produce en casi todos los países de
como
avocado, aguacate o
climas cálido y templado, aunque los
4
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 mayores cultivos
están
en
países
enmiendas y fertilizantes, así como el uso de opciones
orgánicas
y
biológicas,
como
el
establecimiento de simbiosis micorrícicas, que
latinoamericanos,
contribuyan a reducir los impactos en el ambiente y
dentro de los que se
a disminuir los costos de producción.
destaca México, como primer
productor
mundial.
En
Colombia, este árbol puede crecer desde el nivel del mar hasta 2500m
de
altitud
(Bernal
&
Díaz,
2005).
De
El término "micorriza " fue utilizado, por primera vez, por el Fitopatólogo alemán A. B. Frank, en 1885, para describir las estructuras modificadas de las raíces de especies forestales y, desde entonces, se ha extendido para referirse a un rango de asociaciones simbióticas mutualistas, entre hongos y raíces de plantas (Finlay, 2008). Se han distinguido siete categorías
acuerdo
con
CORPOICA
(2008),
en
de
micorrícicas,
algunos
con base en sus
suelos de los Llanos Orientales,
características
los
morfológicas
rendimientos
las
obtenidos son bajos se
manejo
tecnológico
apropiado,
el
cual,
parte de la nutrición mineral. Para lograr un adecuado balance de
elementos
nutricionales
en
el
cultivo, se requiere la aplicación
de
y
vegetales
pueden
incrementar con un
y
especies
fúngicas
(menores a 8t·ha-1), pero
simbiosis
involucradas. La micorriza arbuscular es la forma más antigua y extendida, dado que la mayoría de las especies vegetales tienen la capacidad de formar esta asociación simbiótica (Redecker et al. 2000; Read, 2002). Esta simbiosis, anteriormente recibió el nombre de "vesículo – arbuscular", debido a las estructuras características formadas en la raíz de la planta hospedera. Las vesículas son estructuras fúngicas intracelulares de almacenamiento, que contienen
5
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 lípidos y varios
en 1905 (Smith & Read, 1997), se han clasificado
núcleos
las
y
actúan
micorrizas
arbusculares
en
dos
grupos
como
anatómicos, dependiendo de la especie vegetal
propágalos. El hongo
asociada; estos dos patrones de colonización son el
nunca
tipo Arum y el tipo Paris.
entra
contacto
en
con
el
de
las
citoplasma
células de la planta hospedera;
sin
embargo,
las
imágenes
de
microscopia confocal, de raíces colonizadas
Muchas plantas herbáceas exhiben la colonización tipo Arum, la cual, involucra el crecimiento intercelular extensivo del hongo cuando éste penetra la corteza de la raíz, seguido después por la formación de arbúsculos. En esta asociación, el hongo se dispersa, de forma relativamente rápida, en la corteza de la raíz, mediante hifas, que se extienden
muestran un aumento en
el
tamaño
lo largo de
del
los espacios
núcleo de la célula
de
vegetal, debido a la
.
cromatina, pero no a replicación
ADN
y
Las
ramificacione
del
s
su
laterales cortas
centralización dentro
penetran las
de la misma (Barker et al. 1998; Sylvia et
aire
intercelulares
descondensación de la la
a
células corticales y se ramifican dicótomamente para formar los arbúsculos característicos. Se
al. 1999).
pueden formar enrollamientos o "coils" hifales, Gracias
a
las
particularmente, en la capa de células hipodérmicas
observaciones
e
de la raíz, pero éstos no son un componente
ilustraciones de las
principal del micelio intraradical (Smith & Read,
interacciones de los
1997).
hongos con células y con tejidos de la raíz, realizadas por Gallaud
Un número similar de especies herbáceas presentan el patrón de colonización tipo Paris, en el cual, el
6
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 crecimiento dentro
de
dentro de las raíces es mucho más lenta que en la
la
colonización tipo Arum (Smith & Read, 1997).
raíz es lento,
Gallaud describió este tipo de colonización en las
siendo,
especies forestales europeas de Parnassia sp. y
principalmente,
Colchicum sp. y, también, ha sido descrito en
intracelular, el hongo
miembros de la familia Gentianaceae y en varias
forma
o
especies forestales, como Erythronium sp., Trillium
enrollamientos, dentro
sp., Asarum sp., Acer saccharum, Liriodendron sp.,
de cada célula con
Taxus sp., y Gingko sp. Además, se ha reportado en
muy pocos arbúsculos
muchas familias de pteridófitas, gimnospermas y
o
angiospermas (Smith & Read, 1997).
"coils"
mínimamente
estructurados (Barker En
et al. 1998). Este tipo
generalizada,
de colonización, se caracteriza
por
desarrollo
considera
el
extensivo
de hifas intracelulares enrolladas,
que
extienden directamente de célula corteza.
Los
arbúsculos, se forman a
partir
de
estos
enrollamientos
y
existe muy poco o ningún
crecimiento
intercelular;
como
consecuencia,
la
velocidad
de
crecimiento
de
las
unidades de infección
se
que
los
HFMA
pueden
mejorar
el
crecimiento de sus
se
a célula dentro de la
forma
hospederos
en
suelos,
el
donde
estado nutrimental es bajo. Así mismo, el efecto de la simbiosis y el establecimiento en el sistema radical son afectados por el estado nutrimental del suelo (Gianinazzi-Pearson & Gianinazzi, 1981). En vivero, se han tenido los mayores efectos en la implementación de la simbiosis de micorriza arbuscular, como una forma de mejorar la sanidad y el estado nutricional de las plantas, en la propagación de algunos frutales (Úsuga et al. 2008; Monticelli et al. 2000). En el caso de aguacate, ha sido reportado por Menge et al. (1980) y Godinez et al. (1986), un mayor crecimiento y sobrevivencia al
7
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 trasplante
en
micorrizadas y, atribuyen a los HFMA, la mayor
plantas
resistencia al estrés del trasplante, debido a que
micorrizadas
éstos mejoran la capacidad de absorción de a
versus
no
gua (Pimienta-Barrios et al. 2009).
MATERIALES Y MÉTODOS El ensayo, se realizó bajo cubierta en
suelos
la Unidad Docente- Investigativa El
Agustín Codazzi (IGAC). También,
Remanso, de la Universidad de
se colectaron muestras de suelo para
Ciencias Aplicadas y Ambientales
el aislamiento, determinación del
U.D.C.A,
número
que
presenta
una
del
Instituto
y
Geográfico
caracterización
temperatura promedio de 22°C., con
morfológica de esporas de HFMA.
variaciones diarias entre 14 y 30°C.
Este muestreo, se procedió tomando
Los suelos utilizados en este estudio
cuatro sub-muestras por arbol de
proceden de huertos de aguacate,
aguacate (15 arboles por huerto),
ubicados en tres zonas diferentes del
formando una cruz y siguiendo el
departamento
borde del dosel. Los arboles tenian
del
Meta:
Centro
Experimental
Taluma,
la
edad promedio de 15 anos y estaban
Corporación
Colombiana
de
en estado de produccion plena. Con
Agropecuaria
un palin desinfectado, se hizo un
(Corpoica), tipo Hapludox (S1);
corte de 15cm de profundidad, 20cm
Puerto Colombia, tipo Udifluvents
de ancho y 20cm de largo; a este
(S2) y Centro de Investigación La
bloque, se le retiro el suelo asociado
Libertad, de Corpoica, tipo Oxisol
a
(S3), con base en la clasificación
mezclaron las sub-muestras de suelo,
USDA (2010).
para obtener una muestra compuesta
Investigación
de
raices,
se
desmenuzo
y
se
de 500g, de cada uno de los arboles Con el fin de realizar el análisis
de aguacate.
fisicoquímico, se tomaron muestras de
suelo,
metodología
de
acuerdo
propuesta
con por
la
Se utilizo un diseno de bloques
ICA
completos
(1992), enviadas al laboratorio de
al
azar
con
arreglo
factorial 3 x 3 x 3, para un total de 27
8
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 tratamientos.
La
experimental
unidad
control
estaba
inocular).
o
testigo
(sin
representada por una planta Los suelos destinados, se sometieron
obtenida a partir de semilla sexual.
a analisis fisico y quimico (IGAC,
Se efectuaron ocho repeticiones, para
1990)
conseguir, finalmente, 216 unidades
y,
acuerdo
con
los
resultados (Tabla 1), se nivelo el pH
experimentales. Los factores y los
de todas las muestras a un mismo
niveles de cada factor fueron los
valor (5,9) mediante encalado con cal
siguientes:
dolomita. ď ś Factor
de
A:
Tres
suelos
Con
homogenizar
el las
proposito
de
condiciones
diferentes: Taluma, Puerto
nutricionales de los suelos, lo mismo
Colombia y La Libertad.
que para garantizar el crecimiento de
ď ś Factor B: Tres variedades de
las
plantas
y
favorecer
el
aguacate: Lorena, Santana y
establecimiento de la simbiosis, se
Comun.
aplico la mitad de la dosis de fosforo
ď ś Factor C. Inoculacion con
recomendada, equivalente a 12,5kg
con
ha-1 (Gomez, 2005), en forma de
Glomus sp., inoculado con
P2O5, para los suelos que presentaron
Acaulospora sp. y tratamiento
bajo nivel de fosforo (Taluma y La
HFMA:
Inoculado
Libertad).
Adicionalmente, a estos suelos se les
microbiana, incluyendo propagulos
practico el proceso de solarizacion,
de HFMA. Este procedimiento, se
con el fin de reducir la carga
llevo a cabo de acuerdo con la
9
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 metodologia
probada
por
aguacate, presentes en las muestras
Gomez et al. (2000).
(Sieverding, 1983). Para la obtencion de los inoculos, se efectuo la
El
material
vegetal,
se
obtuvo
propagacion empleando plantas de
mediante la seleccion de frutos de un
Brachiaria decumbens, inoculadas
mismo arbol procedente de un
con esporas de los generos de
huerto, ubicado en el municipio de
HFMA,
Fresno, departamento del Tolima, de
en
las
muestras de suelo y comunes a las
ocho anos de edad y en tercer ano de
tres
produccion plena. El huerto tiene 25 has, con la variedades
predominantes
procedencias,
metodologia
Lorena,
siguiendo
propuesta
la por
Sieverding (1983).
Santana y Comun, en proporciones de 60%, 25% y 15% de area
La siembra, se desarrollo en la
plantada, respectivamente. Con el fin
primera semana de agosto de 2008,
de reducir la heterogeneidad en el
en bolsas plasticas con 5kg de suelo;
material propagado, las semillas
se coloco una semilla con el inoculo
fueron clasificadas por peso y se
(seis esporas por planta), en el fondo
usaron las que estaban dentro del
del hoyo de siembra. El suelo, se
rango de 65 a 75g.
mantuvo durante todo el ensayo a capacidad
La seleccion de los generos de morfologica
de
medida con un hidro-termometro marca GARMIN G2009 y radiacion
las mismas, siguiendo las claves del
fotosinteticamente activa de 1320
INVAM (2009), a partir de las
µmol•Em-2•Es-1,
muestras de suelo, colectadas en los
LICOR L250A. A los siete meses
ellas, tambien se realizo el conteo de
despues de la siembra, se determino
numero de esporas por gramo de porcentaje
la de
cuantificacion
del
colonizacion
por
registrada
mediante un sensor cuantico marca
diferentes sitios de muestreo. En
y
Las
humedad relativa promedio de 74%,
esporas e identificacion probable de
suelo
campo.
condiciones del invernadero, fueron:
HFMA, se establecio mediante la caracterizacion
de
el porcentaje de colonización de raíces por HFMA y, para ello, se colectaron las muestras de raíces
HFMA en las raices de arboles de
10
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 finas
de
108
plantas
de
propuesta
aguacate.
por
Vierheilig
et
al.
(1998).
Para la determinación del porcentaje
El análisis estadístico, se realizó
de colonización por HFMA en raíces
mediante el programa SAS, versión
de aguacate, se siguió la metodología 9.1 para Windows. Para dar mayor
de aclarado y de tinción de raíces,
normalidad
propuesto por Phillips & Hayman
a
los
datos,
se
transformaron a √Y+1 y se efectuó el
(1970), con algunas modificaciones:
análisis de varianza, para cada
se reemplazó el colorante Azul de
variable. También, se practicaron
Trypan por tinta azul marca Parker
pruebas de comparación múltiple,
®, de acuerdo a la metodología
mediante el método Tukey.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los
porcentajes
colonización
de por
el control (3%). La
Read (1997) afirman
colonización
que en el suelo, las
por
HFMA en raíces de
HFMA
en
plantas
aguacate presentaron
testigo,
se
puede
diferencias
explicar
estadísticamente
persistencia
HFMA
de están
la
compuestas
de
esporas de diferentes
esporas en el suelo
edades y en diferentes
0,05), entre todos los
después
del
estados de dormancia
tratamientos
tratamiento
de
o quiescencia.
significativas
1).
Los
(P
<
(Figura mayores
porcentajes
por
poblaciones
solarización. Smith &
de
colonización correspondieron a los tratamientos inoculados;
el
más
alto, se obtuvo con Acaulospora
(82%),
seguido por Glomus (77%) y, finalmente,
11
de
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
Adicionalmente, es importante resaltar que la colonización de raíces por HFMA, se origina de tres fuentes de inóculo: esporas, fragmentos de raíz colonizados e hifas, las cuales, son denominadas, colectivamente, como propágulos (Gerdemann & Trappe, 1974; Gemma & Koske, 1992; Lemus et al. 2005). En cuanto a los suelos evaluados,
variación fue de 6,73%, mientras que
según el análisis estadístico, existen
el R2 fue 0,98, lo que permite afirmar
diferencias significativas (P < 0,05)
que estos resultados presentan alta
en el porcentaje de colonización de
confiabilidad
raíces, por HFMA (Figura 2). El
homogeneidad. Este efecto puede
mayor promedio, se obtuvo en el
estar relacionado con el contenido de
suelo de La Libertad (63%), seguido
fósforo en el suelo en condiciones
y
buen
naturales.
grado
Según
de
los
resultados del análisis de suelos, en Puerto Colombia, el nivel de fósforo es alto y el
porcentaje
colonización
de
determinado
fue bajo, lo que concuerda con Rodríguez et al. (2002), quienes reportan que la micorrización por el suelo de Taluma (55%) y, el
es,
generalmente, inhibida en suelos, con
menor, para el suelo de Puerto
un alto contenido de fósforo.
Colombia (45%). El coeficiente de
En el suelo de La Libertad fue necesario aplicar una cantidad baja de fósforo, en forma de fertilizante, debido a la baja concentración natural del elemento. Esta condición pudo haber favorecido el establecimiento de la simbiosis, lo cual, se
12
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 refleja en el alto porcentaje de colonización encontrado, aspecto que concuerda con lo expuesto por Roveda et al. (2007). En cuanto a las variedades de aguacate, se observaron diferencias estadísticamente significativas (P < 0,05) en la colonización de raíces por HFMA (Figura 3). El mayor promedio se obtuvo en la variedad Común (58%), seguido por la variedad Lorena (54%) y, el menor, en la variedad Santana (51%), lo cual, probablemente, se debe a que la colonización es regulada, tanto por la compatibilidad de los HFMA con las especies vegetales (Read, 2002) como por la presencia de poblaciones microbianas del suelo, que estimulan la germinación de esporas y la colonización de raíces de plantas hospederas, teniendo en cuenta que la solarización
no
elimina
completamente
las
poblaciones
de
microorganismos del suelo y
que,
además,
el
crecimiento de las mismas está determinado por la presencia de las raíces. Así mismo, se debe considerar la
existencia
de
microorganismos endófitos trasmitidos verticalmente, a través de las semillas, la que pueden influir sobre el establecimiento de otras relaciones simbióticas. Es posible, que la diferencia en los porcentajes de colonización entre los tratamientos, también esté determinada por las características de cada variedad de aguacate. Se conoce que la variedad Común presenta una alta adaptabilidad a diferentes condiciones ambientales, aspecto que correlaciona con la alta colonización (Amórtegui, 2001). Al
analizar
interacciones
estadísticamente
las
colonización fue obtenido con la
suelo-
interacción
suelo
de
Taluma-
variedadinoculación, se percibió que
variedad
el mayor promedio de porcentaje de
Glomus con 98%, que fue superior
13
Común-inoculada
con
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 en 96%, al tratamiento control;
que los promedios más altos, se
sin embargo, no se presentan
asocian
diferencias significativas entre
inoculados con HFMA.
con
los
tratamientos
ésta y las interacciones La LibertadSantana-Glomus
y
La
En cuanto al tipo morfológico de
Libertad-
colonización,
Común-Acaulospora, con 97%, las
se
halló
que
las
estructuras predominantes en todas
que son mayores al tratamiento
las raíces de aguacate teñidas y
control, en un 95%.
observadas
con
el
microscopio,
Respecto a los promedios más bajos,
corresponden con la colonización
se
una
tipo Paris, la cual, se caracteriza por
correspondencia con los tratamientos
el desarrollo extensivo de hifas
destaca
que
hay
sin
intracelulares,
inocu
que se extienden,
lación
directamente, de
con
célula a célula,
HFM
dentro
A,
corteza de la raíz
siend
(Figura 4). En las
o
la
de
la
muestras
intera
analizadas,
cción
fue frecuente la
Talu
presencia
ma-
de
estructuras
Santa
típicas
na-
de
la
colonización
Trata
micorrícica
mient o
no
(arbúsculos
control
el
tratamiento
con
vesículas), por el contrario, los
promedio más bajo, 2%, seguido de
"coils"
La
intracelulares
control,
Libertad-Común-Tratamiento 2%
y
y
Taluma-Común-
o
enrollamientos caracterizaron
la
colonización en la especie vegetal
Tratamiento control, 2%. Se resalta
14
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 estudiada (Figura 4). Este
arbúsculos se extienden a partir del
hallazgo
enrollamiento
coincide
con
lo
establecido por Armstrong &
crecimiento
Peterson (2002), quienes señalan que
de
hifas
intercelular
y es
el muy
escaso o ausente.
en la colonización tipo Paris, los
La morfología de colonización, tipo Paris, consiste de "coils" o de enrollamientos intracelulares extensivos en las células corticales de la raíz; de estos enrollamientos, en ocasiones, se originan pequeños arbúsculos, pero no son lo suficientemente extensos para ser completamente responsables del intercambio de nutrientes. Se ha sugerido que la interface entre las células corticales y los enrollamientos intracelulares puede ser significativa en el intercambio de nutrientes (Harrison, 1999). En el presente estudio, se observaron estructuras consistentes con este tipo de colonización, cuya presencia en las raíces de las plantas estaría determinada por la interacción entre el genotipo de la planta y el del hongo micorrícico (Cavagnaro et al. 2001; Wu et al. 2004). En las células corticales de las raíces
o
de aguacate, también se encontraron
dependiendo de la especie vegetal y
estructuras correspondientes a hifas
el genotipo fúngico involucrados en
gruesas tabicadas de color marrón y
la asociación (Jumpponen, 2001). Al
esclerocios intracelulares que, de
presente, no existen estudios que
acuerdo con la literatura, pertenecen
hayan evaluado el efecto de estos
a
simbiontes fúngicos sobre plantas de
hongos
dematiáceos
endófitos u
septados
"oscuros",
benéficos
para
las
plantas,
cuya
aguacate; sin embargo, la presencia
presencia ha sido reportada en
de éstos en las plantas de aguacate
diversas especies vegetales (Urcelay,
estudiadas, no se relacionó con el
2002; Urcelay et al. 2005). Los
desarrollo de enfermedad o algún
hongos endófitos septados oscuros
síntoma visible de daño.
dematiáceos
son
un
grupo
heterogéneo
de
Ascomycetes
Bajo las condiciones de este estudio, se apreció una correlación negativa
anamorfos, que pueden ser patógenos
15
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 entre los contenidos de fósforo
La colonización micorrícica de tipo
del
al
Paris y la presencia de endófitos
porcentaje de colonización de
septados dematiáceos en raíces de
raíces por HFMA, de los géneros
aguacate reportadas en este estudio,
Glomus y Acaulospora. En cuanto al
sugiere
porcentaje de colonización de raíces
asociaciones con simbiontes fúngicos
por HFMA, la variedad Común se
en aguacate es amplio y genera
destaca por revelar los mayores
nuevas expectativas, en cuanto al
promedios
estudio
suelo
para
respecto
diferentes
que
de
el
las
espectro
de
relaciones
interacciones de suelo y tratamiento
filogenéticas y ecológicas, en las
de inoculación.
asociaciones micorrícicas, en esta especie.
Agradecimientos: Los autores agradecen a la Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales U.D.C.A por la financiación del proyecto, así como también a la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Conflicto de intereses: Este manuscrito fue preparado y revisado con la participación de todos los autores, quienes declaramos que no existe ningún conflicto de intereses que ponga en riesgo la validez de los resultados presentados.
16
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 Caracterización de la pulpa de guayaba (Psidium guajava L.) tipo "Criolla Roja". Characterization of guava pulp (Psidium guajava L.) "Criolla Roja".
M. L. Medina B.1 y F. Pagano G. 1 Universidad central de Venezuela (UCV). Facultad de Ciencias. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. Apartado Postal 47097, Los Chaguaramos, Caracas 1041- A. Email: medinabml@hotmail.com
RESUMEN Se analizaron muestras de la pulpa
74.000,oo y 45.333,oo cp; humedad:
del fruto intacto de guayaba tipo
84,3 ± 0,1%; sólidos totales 15,7 ±
"criolla roja", obtenida en la planta
0,1%; sólidos solubles 13,82º Brix
piloto
del
(20ºC); pH: 4,1;
Instituto
de
acidez
Ciencia
y
tiltulable: 2,48
de
± 0,07%; DpH /
Tecnología
total
Alimentos,
DV:
Universidad
cenizas totales
Central
1,8%;
de
0,75 ± 0,01%;
Venezuela, para
azúcares:
evaluar las características químicas,
totales 11,00 ± 0,3%; reductores 5,72
físicas y microbiológicas, de interés
± 0,3% y sacarosa 5,28%. Aerobios
en el procesamiento industrial de esta
mesófilos 1,73 x 104 ufc / ml; NMP
pulpa. Las variables estudiadas y los
coliformes totales < 1100 / 100 ml;
resultados obtenidos fueron: firmeza
NMP coliformes fecales 3,00 / 100
2
1,87 kg/cm ; consistencia 1,00 ± 0,01 cm/30
seg;
viscosidad
ml; hongos y levaduras < 100 ufc /
aparente
17
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 ml. La pulpa se caracterizó
pseudoplástico y de óptima calidad
como jugosa, ácida, con una
microbiológica. El rendimiento de la
curva de neutralización propia
pulpa
fue
de los sistemas amortiguadores de
Palabras
clave: pulpa,
pH, su comportamiento es el de un
caracterización,
fluido
microbiológica
no
_
Newtoniano
de física,
79,8%. guayaba, química,
ABSTRACT Chemical, physical and microbiological characteristics of interest to guava pulp processing were evaluated. The pulp from the "criolla roja" type was obtained in pilot plants at the Institute of Food Science and Technology at the Central University of Venezuela. Results for evaluated parameters were: firmness 1,87 kg / cm2; consistency
1,00 ± 0,01 cm/ 30 sec; apparent viscosity 74.000,oo and
45.333,oo cp; total solids 15,7 ± 0,1%; moisture 84,3 ± 0,1%; soluble solids 13,82º Brix (20ºC), pH: 4,1; total titratable acidity 2,48 ± 0,07%; D pH / DV: 1,8%; total ash 0,75 ± 0,01%; total sugars 11,00 ± 0,3%; reducing sugars 5,72 ± 0,3% and sucrose 5,28%; plate count 1,73 x 104 cfu / ml, NMP total coliforms < 1100 / 100 ml; NMP fecal coliforms 3,00 / 100 ml; molds and yeast < 100 cfu / ml. Pulp yield was 79,8% of selected raw material. The pulp was juicy, acidic and behaved as non _ Newtonian pseudoplastic material. The neutralization graph of the "criolla roja" guava pulp is characteristics of buffer systems. The pulp was of optimal Key
words: Psidium
microbiological guajava,
guava
microbiological, characterization Recibido el 9-1-2001 l Aceptado el 25-6-2002
18
pulp,
quality. chemical,
physical,
and
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
INTRODUCCIÓN La guayaba (Psidium
El cultivo está muy
bajo
guajava L.)
extendido
carbohidratos
fruta
es
tropical
una
en
contenido
de
muy
Venezuela y no se ha
(13,2%),
popular en Venezuela,
tecnificado. El 95%
(0,53%) y proteínas
tanto para consumo
de
producción
(0,88%) y por el alto
fresco
nacional de guayaba
contenido de humedad
es
el
(84,9); lo que sugiere
Mara,
que gran parte de esa
Las
humedad se encuentra
como
para
procesamiento
y
la
obtenida
en
grasas
obtención de diversos
municipio
productos como: jugo,
estado
néctar, concentrados,
plantaciones
se
en forma disponible
jalea,
caracterizan
por
para el desarrollo de
bocadillo,
Zulia.
colado y relleno para
presentar
dulces.
variabilidad genética
Esta
gran
una
determina
gran
aceptación se debe a
que
una
su valor comercial,
marcada
digestibilidad,
diversificación en las
palatabilidad,
sabor
características físicas
agradable
y
valor
y químicas de sus
nutritivo:
excelente
fuente
de
vitaminas
A,
frutos,
las
que
las
dependen también de
C,
factores
exógenos
tiamina, riboflavina y
como,
ácido nicotínico; así
agronómico
como de los minerales
plantación, la época
calcio,
y
de cosecha y el estado
fósforo, además de
de madurez de los
carbohidratos
frutos (30).
44).
hierro
(30,
el
manejo de
la
poblaciones
de
bacterias, hongos y levaduras propios de la microflora de la fruta, y los aportados durante la cosecha, el traslado, obtención y procesamiento de la materia prima (21), a través con
del los
contacto operarios,
cajas, bolsas, cestas y los diversos medios de transporte. Todos estos pueden
elementos ser
Las frutas, en general,
contaminantes si no se
se caracterizan por el
cumplen las normas
19
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 higiénicas
terminado.
Los
básicas en la
coliformes
totales
contaminadas de las
información
cosechadoras y de los
manipulación
aportan
de los alimentos. La
sobre la manipulación
norma
Venezolana
adecuada del producto
específica para pulpas
desde su cosecha en el
de frutas (12), señala
campo hasta su salida
el recuento total de
de
aerobios
procesadora
mesófilos,
la
planta (6),
coliformes totales y/o
aunque
fecales, y el recuento
coliformes
total de hongos y
enterococos
levaduras. El recuento
integrar la microflora
de
natural. Un ensayo de
estos
ciertos
microorganismos
coliformes
indicadores
positivo
permite
y pueden
fecales puede
ser
verificar la eficiencia
debido a la presencia
de los sistemas de
de Klebsiella,
limpieza
y
mientras
la
que Escherichia
desinfección
de
prácticas
de
con el uso de aguas de
procesamiento,
así
riego contaminadas o
posibles
aguas residuales, así
fuentes
de
como con la presencia
contaminación
del
de materia fecal de
relacionada
producto con agentes
origen
biológicos, y con ello,
operarios
con
permite
prácticas
higiénicas
estimar
la
vida útil del producto
animal,
inadecuadas
20
Debido
a
la
gran
aceptación y amplia comercialización los
de
productos
derivados
de
la
guayaba, se requiere información sobre las características de esta pulpa y, establecer los atributos que definan su calidad de acuerdo a su comercialización. En consecuencia, se de trabajo, determinar
coli está
las
contenedores.
planteó como objetivo
planta y de las buenas
como
superficies
y
las
características
físicas,
químicas
y
microbiológicas de la pulpa de guayaba del tipo
"criolla
como contribución
roja", una al
conocimiento de las pulpas de las frutas producidas
y
procesadas en el país.
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
Materiales y métodos Se analizó un lote de 20,975 kg
lote se transportó vía aérea hasta
guayaba
Maiquetía y de allí al Instituto de
de
tipo
"criolla
roja",
destinada a la elaboración de un
Ciencia
néctar, para la caracterización física,
Alimentos (ICTA) de la Facultad de
química y microbiológica de su
Ciencias de la U. C. V. en Caracas.
pulpa. El lote se obtuvo de la granja
Los frutos se distribuyeron sobre una
comercial "Los Ciénagos", sector
superficie lisa y limpia y se dejaron 4
"Ciénaga
días a temperatura ambiente (25ºC ±
de
Reyes",
municipio
Mara, estado Zulia. La zona donde se
y
Tecnología
de
los
2ºC).
encuentra ubicada la granja pertenece
Las variables estudiadas fueron:
a la Altiplanicie de Maracaibo, y
firmeza,
corresponde al Norte de la Cuenca
consistencia,
viscosidad
absoluta, humedad, sólidos totales,
del Lago de Maracaibo. Los suelos
sólidos solubles, cenizas totales, pH,
son de baja fertilidad y de recursos
acidez total titulable, la curva de
hídricos escasos. El régimen de
neutralización,
precipitación media anual es de 450 mm, distribuido irregularmente en dos picos correspondientes a los
Acido
ascórbico,
azúcares
totales
y
reductores,
aerobios
mesófilos,
coliformes
totales y fecales, hongos y levaduras.
meses Mayo - Julio y Noviembre Enero. La temperatura promedio
La materia prima se pesó, se lavó con
anual es 28ºC. (2, 3)
agua de chorro a presión para eliminar materiales extraños. Se
La cosecha de los frutos se realizó en
determinó la firmeza de las frutas
Abril de 1998, antes del pico de precipitación
correspondiente
sobre tres zonas diferentes de cada
al
una de las frutas maduras escogidas
período Mayo - Junio. Se escogieron al
azar
frutos
maduros
al azar. Se utilizó un texturómetro
(11),
Universal Instron Mod. 1101, con un
visiblemente sanos y se embalaron
émbolo de 8 mm de diámetro y una
en huacales de madera forrados
fuerza de 2 kg/minuto, a una
internamente con papel periódico. El
21
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 velocidad de registro de 5
Bostwick
(27).
La
cm/min. De la curva Fuerza -
absoluta se evaluó a 6, 12, 30 y 60 r.
Distancia registrada se obtuvo
p. m. con cada una de las 4 agujas de
el parámetro fuerza máxima, el cual
un
se expresó en kg/cm2. Los frutos se
Brookfield.
cortaron manualmente en mitades
resultados corresponden a la aguja #
longitudinales y se desecharon las
4, a 6 y 12 r.p. m y se expresan en
mitades o secciones con presencia o
centipoise (14). La humedad y
con daño causado por insectos o
sólidos totales se evaluaron según el
gusanos. Se introdujeron en una
método # 920.151 (4), usando una
despulpadora Reeves, Mod. 185 S.
estufa a vacío para determinar el
0., con un tamiz de 0,20 plg (0,58
contenido
cm) para eliminar corteza, semillas y
materia insoluble y por diferencia el
células pétreas. Posteriormente, se
contenido de humedad. Los sólidos
pesó y se homogeneizó la pulpa
solubles se determinaron según el
durante
método # 934.14 (4), usando un
dos
minutos
en
una
viscosímetro
viscosidad
Modelo
de
sólidos
LV.
Los
totales
refractómetro
obtuvo una pulpa cuya granulosidad
ABBE _ 3L. Los resultados se
o
la
expresaron en ºBrix a 20ºC. Las
aceptabilidad de un néctar elaborado
cenizas totales se analizaron de
con ella (3 agua: 1pulpa, 14º Brix y
acuerdo al método descrito por Royo
pH: 3,45) al ser evaluado por un
Iranzo y Romero Guzmán (40). Los
panel no entrenado.
resultados se expresaron en g de
no
afectó
&
o
mezcladora Hobart HCM 300. Se arenosidad,
Bausch
rotacional
Lomb,
cenizas/ 100 g de pulpa. La acidez
El tamaño de la muestra de pulpa
ionica (pH) se determinó según la
para los ensayos fue de 3 kg (11) y se
norma Venezolana Covenin (10). Se
realizó por triplicado, calculándose la
usó un potenciómetro Metrohm -
media y la desviación estándar.
620. La acidez total titulable y la
Para determinar la consistencia se
curva de neutralización se evaluaron
evaluó la distancia, en cm, recorrida
según el método # 942.15B (4). Los
por la pulpa de guayaba en 30
resultados se expresan en mg de
segundos
ácido cítrico anhidro / 100 g de
en
un
consistómetro
22
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 pulpa. La determinación de
/ 100 g de pulpa. La sacarosa se
ácido ascórbico se realizó
obtuvo por diferencia entre los
según método # 967.21 (4).
azúcares totales y los reductores. La
Los resultados se expresan en mg de
evaluación microbiológica (aerobios
ácido ascórbico anhidro / 100 g de
mesófilos,
pulpa.
fecales, hongos y levaduras) se
Los
azúcares
totales
y
coliformes
reductores se determinaron por el
realizó
método
Venezolanas
#
925.35.B
(4).
Los
resultados se expresan en g de azúcar
según
totales
las
y
normas COVENIN
correspondientes
(9,
13,
15)
Resultados y discusión Firmeza. Se
obtuvo
deformación
una de
40
describieron el estado
maduración del fruto
de
hay cambios en la
maduración
del
mm con una fuerza de
fruto, pero se puede
estructura
0,940 kg aplicada con
suponer
composición
un émbolo de 8 mm,
firme,
para
pared celular de la
es decir la firmeza de
consumo directo. Las
célula vegetal por la
la
guayabas
degradación
guayaba
estimada
fue
en
1,87
kg/cm2 (cuadro1). Czyhrinciw et
maduro apto
evaluadas
durante
esta
experiencia,
estaban
y de
la
o
hidrólisis
enzimática
de
sustancias
las
al.,
maduras y de color
celulósicas, pépticas y
(16) clasificaron la
amarillo, la corteza o
ácidos
guayaba
de
piel fue flexible ante
poligalacturónicos.
textura relativamente
la fuerza aplicada por
Además, la guayaba
blanda,
la
el
«criolla roja» presenta
la
desplazamiento
del
una
cáscara, ubicándola en
mismo,
de
delgada, que favorece
el
de
romper el tejido de la
la pérdida de agua por
deformación de 10,1 a
piel. A medida que
transpiración
30
avanza el estado de
mayor
como según
deformación rango mm,
de
no
émbolo
y
antes
23
el
epidermis
y
un
intercambio
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
es
gaseoso con la
operación
de
destacan que es a
atmósfera, por
obtención de la pulpa
partir de 1961, que en
lo cual el fruto
de la fruta de guayaba
la literatura se ofrecen
se
datos
propenso
a
la
presentan
en
sobre
pérdida de firmeza y
el cuadro 2. Se obtuvo
proporción
al deterioro (29, 30).
un 62,1% de materia
fracción
En
prima
comestible
las
frutas
seleccionada,
de
la la no
de
destinadas a procesos
49,6% de pulpa y
frutas
tecnológicos,
la
37,9% de pérdida de
señalan 4% de esta
sobre
materia prima debido
fracción
firmeza es útil para
a
guayaba,
seleccionar, el tiempo,
insectos y presencia
especifican variedad,
la
de
El
ni
la
procedimiento
de las
información
temperatura
de
picaduras gusanos.
en
y la no
mencionan
el
lavado y de cocción;
rendimiento
embalaje
adecuado,
pulpa fue 79,8% y la
separación
maquinaria ajustada al
porción no comestible
fracciones comestible
pelado y cortado (16,
(corteza, semillas y
y no comestible.
28).
células pétreas) fue de
El balance de materia y el rendimiento en la
de
de
tropicales
las
de
20,2%. Mosqueda y Czyhrinciw
(31)
Consistencia. La consistencia de la pulpa de guayaba fue de 1cm/30 seg (cuadro1) y lo señalado para el puré de frutas en general, es de 4 a 5 cm/30 seg (27). Según varios autores (17, 27, 42), valores cuantitativamente menores en la consistencia, se deben al contenido de pectina de la guayaba, específicamente al alto contenido de metoxilo (8,25%), por lo cual es pastosa, y ofrece mayor resistencia a fluir.
24
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 Cuadro 1. Características físicas de la pulpa de guayaba (Psidium guajava L) del tipo "Criolla Roja". 1,87 kg/cm2
Firmeza Viscosidad aparente (cps) 6 r. p. m
74.000,oo
12 r. p. m
45.333,oo
Consistencia
1,00 ± 0,01
(cm / 30 seg)
Cuadro 2. Balance de materia y rendimiento en la obtención de la pulpa de guayaba
(Psidium
guajava L)
Producto
Peso
Balance
(kg)
de
del
Rendimiento (%)
materia (%) 20,975
100,0
-
14,026
62,1
100,0
7,950
37,9
-
Pulpa
10,400
49,6
79,8
Corteza,
2,626
12,5
20,2
Materia prima suministrada Materia prima seleccionada Pérdida
de
materia prima
semillas
y
células pétreas
25
tipo
"Criolla
Roja".
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
Viscosidad absoluta. Los resultados fueron 74.000,oo y
la presencia de sustancias de alto
45.333,oo cp, a 6 y 12 r. p. m.,
peso molecular en solución y/o a las
respectivamente
La
sólidos dispersos en la fase líquida
viscosidad aparente de la pulpa de
(20). La viscosidad es un parámetro
guayaba depende de la velocidad de
de calidad importante en la industria
corte, por lo tanto es un fluido no -
procesadora de pulpas de frutas
Newtoniano; y disminuye con el
tropicales,
aumento en la velocidad de rotación,
procesamiento,
por lo cual, la pulpa de guayaba se
transporte
clasifica como un fluido no -
pulpas de frutas o sus jugos están
Newtoniano
característica
expuestos a cambios de temperaturas
coincidiendo
y su consistencia o espesor puede ser
con la clasificación presentada por
un factor limitante en el desempeño
otros autores (7, 33, 39). Usualmente
de los evaporadores y/o durante la
los homogeneizados de las pulpas de
operación de bombeo o llenado de
frutas exhiben este comportamiento,
los contenedores (20, 25).
pseudoplástica
(cuadro
con (23),
1).
ya y
que
durante
el
almacenamiento, reconstitución,
las
y en muchos casos puede atribuirse a
Humedad, sólidos totales y solubles. El contenido de humedad de la
los alimentos señala para la guayaba
pulpa fue de 84,3 ± 0,1%, cuadro 3.
rosada 89% de humedad (24). Arenas
Wilson (42) reporta el rango 74 -
de Moreno et al. (3), presentan el
87% y, clasifica a las frutas con un
rango 81,9 - 91,7% con una media de
contenido de humedad entre 75 y
86,3% en las guayabas cosechadas en
90% como jugosas y destaca que este
granjas del municipio Mara, estado
parámetro y la calidad de la guayaba
Zulia. En general, el contenido de
dependen de factores climáticos. La
humedad en pulpas de frutas, se
tabla venezolana de composición de
26
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 obtiene
indirectamente
al
municipio Mara del estado Zulia, y
estimar
su
de
en el rango 13 - 26% según Wilson
sólidos
totales
contenido o
materia
(42).
El
porcentaje
de
sólidos
insoluble (27), el cual, en este trabajo
solubles fue de 13,82º Brix a 20ºC.
fue de 15,7 ± 0,1% (cuadro 3),
Laguado y col., (28) presentan el
ubicándose en el rango 6,8 - 20,4%,
rango
con una media de 13,7%, según
(coeficiente de variación de 7,33),
Arenas de Moreno (3) en las
correspondiendo el límite superior
guayabas cosechadas en granjas del
del rango a los frutos maduros.
de
9,53
-
11,83º
Brix
Cenizas totales. El contenido de cenizas de la muestra
humedad del fruto (35), sin embargo,
de pulpa analizada fue de 0,75
Arenas de Moreno y col. (3), citan
%, cuadro 3, coincidiendo con los
varios autores quienes destacan, que
valores y rangos señalados en la
el crecimiento final del fruto del
literatura para las guayabas de
guayabo se debe a la acumulación de
mesocarpio blanco y rosado (8, 24,
agua, por lo cual, el aumento de peso
32, 34, 43) y ligeramente mayor al
fresco durante la madurez fisiológica
límite superior del rango 0,3 - 0,6 %,
no
con una media de 0,5%, en las
aumento del peso seco del fruto y no
guayabas cosechadas en granjas del
se cumpliría la proporcionalidad
municipio Mara del estado Zulia (3).
inversa entre ambos parámetros. Las
Las cenizas, en las frutas frescas, se
cenizas están asociadas al contenido
encuentran en el rango de 0,2 - 0,8%
mineral y, en consecuencia, depende
y, por lo general, es inversamente
del
proporcional
granjas.
al
contenido
de
estará
manejo
acompañado
agronómico
por
de
un
las
Acidez iónica (pH). El pH fue 4,1; por lo cual la
27
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 pulpa de guayaba Criolla Roja
granja
de
donde
provienen
las
es ligeramente ácida. Este
muestras estudiadas (28), y coincide
valor se ubica en el intervalo
con los valores 4,0; 4,02, 4,18 y 4,7
de pH 3,80 - 4,22, señalado para las
obtenidos por otros autores (23, 29,
guayabas procedentes de la misma
30,
42)
Cuadro 3. Características químicas de la pulpa de guayaba (Psidium guajava L)
del
tipo
"Criolla
Humedad %
84,3 ± 0,1
Sólidos totales %
15,7 ± 0,1
Roja".
Sólidos solubles (º 13,82 ± 0 Brix a 20ºC) Cenizas totales %
0,75 ± 0,01
pH
4,1 ± 0
Att
(g
de
Ac. 2,48 ± 0,07
cítrico/100 g) 1,8
D pH / DV Acido
ascórbico 3,05 ± 0,004
(mg/100 g) Azúcares
totales 11,0 ± 0,3
% Azúcares
5,72 ± 0,3
reductores % Att:
Acidez
total
28
titulable
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 D pH / DV: pendiente máxima de la curva de neutralización. También se señalan rangos de 3,0 - 3,2 y 3,0 - 3,5 (18). En las frutas, la concentración de iones hidrógeno y su variación puede relacionarse con los cambios que se producen durante el proceso de maduración de los frutos, en el cual ocurre una disminución en la acidez total titulable y con ésto, una disminución de la concentración de iones hidrógenos presentes (28). La relevancia del pH se relaciona con la capacidad amortiguadora del conjunto de ácidos orgánicos predominantes en el sistema biológico, la cual está asociada, además, a la presencia de sales, proteínas y otros compuestos coloidales, que permiten al sistema biológico conservar el pH, aún cuando haya pequeñas variaciones en la cantidad de ácidos o bases presentes, o por la adición de éstos. El pH también es una medida de la intensidad del sabor ácido de un producto(16), además, es muy importante en el control del desarrollo de poblaciones de microorganismos, de la actividad de sistemas enzimáticos, en el proceso de clarificación de jugos y bebidas, en la estabilidad de los mismos y de otros productos elaborados a partir de frutas; así como en la producción de jalea y mermelada cuya firmeza, color y «flavor» están determinados por la concentración de iones hidrógeno.
Acidez total titulable. La acidez total titulable fue 2,48 ±
aumentando
0,07 mg de ácido cítrico anhidro /
solución. La acumulación de agua en
100 g de pulpa (cuadro 3). Laguado y
los primeros estados del desarrollo
col. (28) presentan el rango de 0,19 a
del fruto disminuye la acidez. En este
0,34% de acidez, correspondiendo el
sentido, Wilson (42) señala que la
límite inferior a guayabas maduras, y
acidez cambia con el cultivar y con
señalan
disminuye
la época del año desde 0,33 hasta
significativamente a medida que
3,20 mg de ácido cítrico anhidro /
avanza el estado de maduración de la
100 g de pulpa; destacando que esta
fruta, como consecuencia de la
variabilidad probablemente se deba a
hidrólisis y degradación de los
la diferenciación en el contenido de
carbohidratos poliméricos (sustancias
ácido málico entre las variedades de
pécticas
que
y
hemicelulosa),
29
los
azúcares
en
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 guayaba, el cual fluctúa entre
potenciométrica
0,017 y 0,469% (18, 42, 43).
ambas determi-naciones hechas en
Wilson y col., (43) señalan dos
las mismas variedades de guayaba.
rangos muy similares, de 0,19 a
El balance entre los ácidos orgánicos
1,06%
no
y
de
dependiendo evaluación,
0,20 del
a
1,10%,
método
HPLC
y
de
volátiles
respectivamente,
y
los
azúcares
contribuyen al flavor de las frutas
valoración
(5).
Acido orgánicos. Los principales ácidos orgánicos que
ascórbico es igual a 4,1 (41); por lo
se han identificado en guayaba por
tanto al pH de la pulpa de guayaba
cromatografía de capa fina son:
obtenida, contribuyen más del 50%
ascórbico,
galacturónico,
de las moléculas de todos los ácidos
láctico y málico, en un cultivar;
orgánicos presentes, que han cedido
glicólico y tartárico en otro, en el
el primer protón, menos el ascórbico
cual no se detectó ni láctico ni
que está contribuyendo con el 50%
galacturónico (18, 42). La proporción
de sus moléculas. Por otra parte, el
en la que se encuentran los ácidos
sabor ácido de las frutas lo determina
depende del cultivar de guayaba, sin
la fracción del ácido no disociado, a
embargo, en la mayoría de ellos
un pH particular, sobre todo en el
predomina el ácido cítrico seguido
caso de los ácidos cítrico, láctico,
por el ascórbico y el málico. Todos
málico y tartárico (27). Si esto es así,
los cultivares evaluados, cinco en
al sabor ácido de la guayaba "criolla
total, tenían trazas de ácido fumárico.
roja" contribuye una fracción menor
Wilson y col., (43) destacan que el
al 50% de cada uno de los ácidos
ácido
sido
cítrico, láctico, málico y tartárico; y
como
el 50 % de las moléculas del ácido
constituyente de la guayaba. De los
ascórbico, las cuales al pH 4,1
ácidos señalados, el cítrico, láctico,
permanecen aún sin disociarse.
fumárico
señalado
málico
cítrico,
con
y
no
había
anterioridad
tartárico
tienen
un
En la figura 1 se presenta la curva de
pKa1 inferior a 3,86; mientras el del
30
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 neutralización de los ácidos
punto
orgánicos
la
potenciométrica, en la determinación
pulpa de guayaba con una
de la acidez total titulable y es muy
solución de NaOH 0.1 N. La curva es
cercano al valor obtenido en esa
característica de la titulación de una
determinación (2,48 mg de ácido
solución de ácido débil con una base
cítrico anhidro / 100 g de pulpa). No
fuerte y es lo esperado en los
se
alimentos ácidos. Su comportamiento
evaluación
es propio de los sistemas tampones o
neutralización ni de la pendiente
reguladores de pH. La pendiente
máxima de la curva en pulpa de
máxima de la curva de neutralización
guayaba. Sin embargo, Primo y col.
(D pH/DV) es igual a 1,8 mg de
(36) recomiendan ambos parámetros
ácido cítrico anhidro / 100 g de
como indicadores en los casos de
pulpa;
adulteración de jugos de naranja.
este
presentes
parámetro
en
permite
final
encontró
de
la
valoración
referencias de
la
de
curva
la de
determinar con mayor exactitud el
Figura. 1. Curva de neutralización de los ácidos orgánicos de la pulpa de guayaba (Psidium guajava L) del tipo "Criolla Roja".
Acido ascórbico. El contenido de ácido ascórbico fue
24), y los rangos: 50 a 350 mg/100 g;
de 3,05 mg/100 g de pulpa (cuadro
11 a 1160 mg/100 g de puré de
3). Se ha reportado 111,93 y 160
guayaba (18, 42) y de 0,04% a 0,44%
mg/100 g de parte comestible (22,
dependiendo del cultivar, cosechadas
31
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 al mismo tiempo, procedentes
después del procesamiento del lote
de parcelas vecinas y las
completo, y el proceso de obtención
mismas
y homogenización
condiciones
de
del
puré de
fertilización (43). El contenido de
guayaba incorpora una considerable
vitamina C tan bajo en la pulpa de
cantidad de aire (19). Hay pocas
guayaba evaluada, se atribuye a
referencias
pérdidas durante el procesamiento
velocidad de la reacción de pérdida
para la obtención de la misma.
de vitamina C en frutas y hortalizas
Garcés, M. (22) señaló a la guayaba
frescas, y entre las razones se
como una de las cuatro frutas
menciona, el orden en el cual se
tropicales con mayor pérdida del
deterioran los atributos que definen
ácido ascórbico (80,43%) durante la
la
obtención de la pulpa y encontró que
primero se altera el sabor, luego el
la
la
color, la textura y posteriormente
preparación de la misma no reduce
suceden las pérdidas nutricionales.
en mucho esta pérdida. En este
Los rangos tan amplios en el
sentido se ha reportado un promedio
contenido del ácido ascórbico en la
de pérdida del ácido ascórbico en
guayaba, se debe a que depende de
pulpa de guayaba homogenizada 1:1
varios factores: a) del estado de
en agua, del 100%, en dos variedades
maduración del fruto, es mayor en
y en períodos de 30 y 60 minutos. De
las guayabas verdes y ligeramente
hecho, la determinación del ácido
maduras,
ascórbico se usa como indicador de
completamente
la eficiencia del procesamiento de las
distribución en la fruta no es
frutas (16). En sistemas modelos se
uniforme, su contenido es mayor en
ha encontrado que la velocidad de
la piel y muy poco en la pulpa central
destrucción de la vitamina C es
(33). Esto es importante, y en
mayor cuando su concentración es
ninguno de los trabajos consultados
menor de 200 mg/100 g (37, 38).
se menciona sí las determinaciones
Este podría ser el caso de la pulpa
se realizaron en la fruta completa,
estudiada, ya que la determinación se
incluyendo la piel o solo en el
hizo en las muestras de pulpa
mesocarpio firme o casco, o si se
precocción
inmediata
a
32
calidad
a
de
la
constante
estos
de
productos,
declinando maduras;
en b)
las su
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 incluye la pulpa central; c) la
cuyo contenido de vitamina C es
localización
las
mayor en las frutas cultivada en
prácticas de cultivo, estación
zonas altas, en comparación con las
del año y el cultivar del guayabo.
procedentes de las zonas tropicales
Como ejemplo se encuentra el caso
(1).
geográfica,
específico de limones y mandarinas Azúcares. La pulpa de guayaba analizada tiene
indican que la sacarosa es una
11,00 ± 0,3% de azúcares totales;
variable poco uniforme, influenciada
5,72 ± 0,3% de azúcares reductores y
por las condiciones ambientales, por
5,28% de sacarosa (cuadro 3). Los
lo cual, los azúcares por sí solos, no
reductores se ubican en el intervalo
son un buen indicador de calidad y
2,1 - 6,0% (42). Wilson y col. (43)
posiblemente los azúcares reductores
reportan de 2,25 a 4,05% de azúcares
son reemplazados por la sacarosa en
totales
de
los estados finales del desarrollo del
guayaba y señalan a la fructosa como
fruto (28). De hecho, la sacarosa
el principal azúcar identificado y
aumenta con el estado de madurez
cuantificado de 1,02% a 1,66%,
del fruto y es el azúcar predominante
mientras la sacarosa está entre 0,56
en los frutos muy maduros (2). Sin
% y 1,20%. Yusof y col., (44)
embargo, la cuantificación de los
también señalan a la fructosa como el
azúcares en las frutas es de suma
principal
importancia,
en
cinco
azúcar
cultivares
identificado
en
porque
son
fuente
guayaba y el responsable del dulzor
fundamental de energía en la dieta
de esta fruta. Nahar y col., (32),
humana, y las frutas con una alta
quienes
de
proporción de glucosa y fructosa,
azúcares libres y 0,8% de sacarosa,
están restringidas a las personas
citan otros autores que señalan 3,4 y
diabéticas (32). El contenido de
5,8% de azúcares libres. Laguado y
azúcares totales influye notablemente
col.(28), presentan el intervalo de
en el sabor de las frutas y es uno de
3,77 - 6,09% de sacarosa, con un
los factores intrínsecos que favorece
coeficiente
el crecimiento de las poblaciones de
encontraron
de
3,1%
variación
relativamente alto, en consecuencia,
33
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 bacterias y mohos propios de
la microflora(26).
Evaluación microbiológica. Los resultados obtenidos fueron:
/ g. El título de aerobios mesófilos a
Aerobios mesófilos 1,73 x 104 ufc /
partir
ml; NMP de coliformes < 1100 / 100
modificaciones
ml; NMP de coliformes fecales 3 /
organolépticos del producto es de
100 ml; hongos y levaduras < 100
106 ufc / ml. En la pulpa evaluada no
ufc / ml (cuadro 4). La norma
se
Venezolana
organolépticas.
COVENIN
977-83.
del
cual
se
perciben
en
los
atributos
detectó
alteraciones El
título
de
Pulpa de frutas. Consideraciones
coliformes totales y fecales indican
generales
la
(12),
recomienda
la
manipulación
adecuada
del
determinación de aerobios mesófilos,
producto desde su cosecha hasta la
coliformes totales y / o fecales,
obtención
hongos y levaduras, sin señalar
consecuencia la pulpa de guayaba
rangos o cifras de referencia. En este
"criolla
sentido,
(6)
caracterizada es de óptima calidad
mencionan como ejemplos, para las
microbiológica, como lo señalan los
fresas y las uvas frescas un rango de
indicadores evaluados.
Brackett,
y
col.
aerobios mesófilos de 105-106 ufc / g, y para el tomate de 101 a 103 ufc / g. Señalan que los hongos y levaduras superan, en los vegetales, las 105 ufc
34
de roja"
la
pulpa, obtenida
en y
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 Cuadro 4. Características microbiológicas de la pulpa de guayaba (Psidium guajava L) del tipo "Criolla Roja". Aerobios mesófilos 1,73 x 104 (u f c / ml) Coliformes totales < 1100 (NMP / 100 ml) Coliformes fecales 3,00 (NMP / 100 ml) Hongos y levaduras < 100 (u f c / ml) u
f
c
:
unidades
formadoras
de
colonias.
NMP: Número más probable
Conclusiones El 37,9% de la materia prima seleccionada se perdió por presencia de gusanos o por picaduras de insectos en el mesocarpio de la fruta. El rendimiento de la pulpa obtenida fue de 79,8%. La fracción no comestible de la guayaba fue de 20,2%. La caracterización química y física de la pulpa permitió clasificarla como jugosa, medianamente ácida; y como un fluido no - Newtoniano pseudoplástico. Los parámetro evaluados coincidieron con lo hallado por otros autores a excepción de los sólidos solubles. La curva de neutralización es característica de los sistemas amortiguadores del pH. La pulpa de guayaba "criolla roja" obtenida, resultó de óptima calidad microbiológica, ya que con un 84,3% de humedad, 15,7% de sólidos totales, 13,82% de sólidos solubles, 11,0% de azúcares totales, podría considerarse como un medio de crecimiento apropiado para el desarrollo de poblaciones de bacterias, sin embargo, los indicadores microbiológicos evaluados demostraron lo contrario, en consecuencia, el pH (4,1) medianamente ácido y la presencia de ácidos orgánicos, son los elementos o factores intrínsecos que restringen el crecimiento de las poblaciones de microorganismos junto con la
35
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 protección que ofrece la corteza de la fruta.
Recomendaciones Evaluar en el campo los factores que favorecen los daños por insectos y la presencia de gusanos en el mesocarpio de la guayaba a fin de reducirlos o eliminarlas. Especificar, en futuros trabajos, si en la homogenización de la pulpa de guayaba para la evaluación de la Vitamina C, se incluye la piel y/o la pulpa central, ya que se sabe que la Vitamina C no se distribuye uniformemente en el fruto. Evaluar la cinética de destrucción de la Vitamina C en la pulpa de guayaba producida y procesada en el país.
Agradecimientos Los autores expresan su agradecimiento al Ing. Agr. Francisco Araujo profesor de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia (LUZ) por la colaboración prestada al suministrar la materia prima, 20,975 kg de frutos de guayabo, tipo Criolla Roja, recién cosechada en la granja comercial "Los Ciénagos", ubicada en el sector "Ciénaga de Reyes" , municipio Mara, estado Zulia.
36
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
ESTIMACIÓN DEL ÁREA FOLIAR DE PAPAYA (Carica papaya L.) BASADA EN MUESTREO NO DESTRUCTIVO ESTIMATION OF PAPAYA (Carica papaya L.) LEAF AREA BASED ON NON-DESTRUCTIVE SAMPLING
Carlos Cardona Ayala1; Hermes Araméndiz Tatis2; Carlos Barrera Causil3 1
M.Sc. Universidad de Córdoba, Grupo de Investigación en Cultivos Tropicales de Clima Cálido, carrera 6 N° 76-103, Montería, Córdoba. Email:ccardona@sinu.unicordoba.edu.co
2
Ph. D. Universidad de Córdoba, Grupo de Investigación en Cultivos Tropicales de Clima Cálido, carrera 6 N° 76-103, Montería, Córdoba. Email:haramendiz@hotmail.com
3
Estadístico. Universidad de Córdoba, Facultad de Ciencias Básicas e Ingenierías, carrera 6 N° 76-103, Montería, Córdoba. Email: cbarrera03@gmail.com;carlosbarrera@itm.edu.co
RESUMEN El
cultivo
de
papaya
(Carica
frutic
papaya L.) es muy importante en la
ultura
37
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 del departamento de Córdoba,
de nervadura de los mismos, con la
por la buena calidad de la fruta
finalidad de determinar las medidas
producida. La investigación,
altamente relacionadas con el área
se realizó en Montería, a 13msnm,
fotosintética de la hoja. El área foliar
temperatura
(Y), se midió por el método de
media
de
27.4°C,
precipitación anual de 1346,1mm,
relación
humedad relativa de 84% y brillo
muestra de 30 hojas por dosel. Se
solar anual de 2180,2 horas, con el
construyeron modelos de regresión
fin de obtener un modelo que permita
simple
estimar el área foliar de la planta, a
seleccionar el de mejor ajuste. Se
partir de muestreo no destructivo.
seleccionó un modelo de regresión
Mediante muestreo aleatorio simple,
simple, cuya variable explicativa
se seleccionaron hojas sanas de
corresponde a la longitud de la
plantas
adultas,
nervadura
tamaños
y
de
distintas
diferentes etapas
de
peso:
y
área,
múltiple,
central
sobre
para
del
una
luego
lóbulo
izquierdo, contiguo al adyacente
desarrollo, de los doseles superior,
lóbulo
medio
(X).
El
modelo
medio e inferior, de la variedad Maradol roja. Se tomaron medidas longitudinales:
largo
y
ajustado
ancho
resultó
ser:
=
-
303,0742 + 31,2028X, R2 = 0,9335.
máximo de la hoja, ancho de la hoja a un medio, un tercio, un cuarto, un
Palabras clave: Papaya, estimación
quinto y dos tercios de su largo,
área foliar, Maradol roja, modelos de
ancho máximo de lóbulos y longitud
regresión.
SUMMARY The papaya (Carica papaya L) is a very important crop in the Cordoba state, especially for the good fruit quality. This research was carried out at Montería at 13masl,
27.4°C,
annual
rainfall
of
1346.1mm, 84% relative humidity and
38
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 2180.2 hours annual sunlight, in order to obtain a model to estimate the plants leaf area, based on non-destructive sampling. A probability sampling procedure was used to select different size leaves and developmental stages from the upper, middle and lower canopy of adult plants of the red Maradol variety. Maximum leaf length and width, width of the middle third, fourth, fifth and two-thirds of leaf length, lobe width and midrib length of every lobe were registered with the purpose of identifying measures highly related to photosynthetic leaf area. The leaf area (Y) was measured based on the weight:area relation, from 30 leaves per canopy sample. Simple linear regression models and multiple linear regression were adjusted. A simple linear regression model was selected which independent variable representing the length of the midrib, next to the left next lobe and adjacent to the middle lobe (X). The adjusted model
= -303,0742 + 31,2028X, R2 = 0,9335.
was:
Key words: Papaya, leaf area estimation, red Maradol, regression models.
INTRODUCCIÓN El cultivo de papaya
de Valencia, con 896
se
es muy importante en
hectáreas,
un
segundo
la
del
rendimiento
de
(Agronet, 2008).
de
21t·ha-1, un volumen
fruticultura
Departamento
con
Córdoba y Colombia,
de
especialmente, por la
44958t
buena calidad de la
una
fruta.
el
participaci
de
ón
En
departamento
producción y
del
Córdoba, durante el
27%. En el
período 1992 - 2006,
contexto
fueron
nacional,
2133ha,
plantadas donde
de
ubica
como
el
productor
La papaya es un fruto de sabor agradable, de alto valor nutriti vo por ser fuente excele
se
nte de vitamina C, con
destaca el municipio
39
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 alto
contenido
es
de
fibra
importante
y
folato, conocido
como
vitamina
B9,
requerida
para
producción glóbulos
parámetro
las cuales, el máximo
para
valor de índice del
estimar la habilidad
área foliar coincida
de
con
la
planta
para
la
época
de
sintetizar materia seca
elevada
la
(Campostrini
cuando la fotosíntesis
de
Yamanishi, 2001).
rojos
normales, además de ser un gran auxiliar para la digestión; la papaya roja también es rica en Vitamina A (Anuario
un
Estadístico
de Veracruz, 2001).
&
radiación,
líquida sea máxima
El área foliar es uno
(Galvani et al. 2000).
de los parámetros más significativos
en la
evaluación crecimiento
del de
las
plantas; su adecuada determinación durante el ciclo del cultivo posibilita conocer el
De igual manera, sirve
conjunto, constituyen
crecimiento
el
desarrollo
Las
hojas,
en
órgano
más
y
el
para
estimar
de
la
necesidades
las
hídricas
planta, la eficiencia
de los cultivos (Allen
planta y juegan el
fotosintética
en
et al. 1997), por lo
papel principal en las
consecuencia,
la
que
actividades anabólicas
producción total de la
modelos matemáticos
por
planta (Teruel, 1995;
sencillos y rápidos,
clorofila, que poseen
Costa,
para
en abundancia, único
mismo, ayuda en la
(Guo & Sun, 2001;
medio
definición de la época
Arjona, 2003).
importante
de
medio
de
para
la
la
los
y,
1999).
Así
procesos
ideal de siembra y de
fotosintéticos. El área
transplante: si no se
foliar total, que ha
tienen en cuenta otros
sido
factores, los cultivos
directamente
relacionada
con
la
deben ser sembrados
cantidad de clorofila,
en ciertas épocas, en
40
se
su
requieren
estimación
Se ha propuesto que las mediciones de los incrementos del área foliar y su duración ofrecen
un
método
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 alternativo para
mediciones (Manivel
Bidwel, 1984; Elser &
estimar
el
& Weaver, 1974). La
Jubb, 1988; Kingston
potencial
estimación del área
& Van Epenhuijsen,
fotosintético de las
foliar
1989; Montoya et al.
plantas.
Recientes
modelos matemáticos,
estudios
y
a
través
con
de
mediciones
modelaciones de las
directas en las hojas,
interacciones entre los
es bastante preciso,
regímenes dinámicos
económico
de
destructivo (Blanco &
radiación
desarrollo
y
el
de
las
hojas, en conjunto, se han enfocado sobre la interceptación total de la energía radiante,
y
no
Folegatti, 2003). Un
El
desarrollo
de
modelos matemáticos a partir de medidas lineales de una lámina foliar para predecir su área fotosintética, se
modelo
matemático
1991).
es
simplificación
ha usado en diversos
una
estudios
de
del
crecimiento
y
de
sistema real y consiste
desarrollo
de
en una ecuación o
diferentes
especies
juego de ecuaciones,
(Montoya et al. 1991;
las cuales, representan
Gamiely et al, 1991);
cuantitativamente las
algunas
hipótesis acerca del
medidas más comunes
Los métodos directos
sistema
tenidas en cuenta en
de medición de área
modelos, se emplean
las
foliar
están
en muchos campos y,
estimación
restringidos al uso de
a través de ellos, se
longitud de la hoja,
equipos
han
ancho
como
un
predictor
factor de
la
producción de materia seca (Campostrini & Yamanishi, 2001).
automáticos
real.
Estos
hecho
de
ecuaciones
de
las
de son:
la
hoja,
costosos; el empleo de
simulaciones
y
longitud del pecíolo,
planímetros
elaborado ecuaciones,
diámetro del pecíolo o
muy tedioso y, en
para
las
combinaciones
algunos experimentos,
mediciones
en
el
estas variables.
el
crecimiento
de
las
tiempo
resulta
es
facilitar
insuficiente
para
plantas
cultivadas
realizar
tales
(Thornely,
41
1976;
entre
El modelo matemático puede ser
obtenido
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 por correlación
&
entre
Espitia et al. 2006).
la
longitud de la hoja (L), ancho (W) o longitud
por ancho
(LW) de área foliar (LA) de una muestra de hojas, a través del análisis de regresión. Los
métodos
no
destructivos,
se
fundamentan
en
mediciones
lineales
que
rápidas,
son
fáciles de medir y permiten una buena precisión, en estudios de
crecimiento
muchas
de
especies
vegetales (Manivel & Weaver,
1974;
Sepaskhah,
1977;
Chirinos et al. 1997; Guo & Sun, 2001; Arjona, 2003; Blanco
Folegatti,
2003;
crecimiento
desarrollo de la planta y, en consecuencia, a
La papaya es una fruta posicionada
en
su
el
prospectiva país
las
condiciones de clima, suelo y tecnológicas
Estados Unidos, cada día es más creciente Estadístico
producción.
Por
lo
tanto,
presente
el
modelo para
la
toma
de
medidas directas de las hojas en campo,
su
atento
la
con
de
sin
conocimiento permite estar
en
estimar el área foliar,
producción eficiente, que
competitivos
matemático
al
desarrollo del cultivo
ya
para más
un
cual, hace necesario
sistema
de
objetivo fue obtener
de Veracruz, 2001), lo
como
planes
mucho
hacia
contribuir
de
reducir costos y ser
de
(Anuario
programación fertilización,
que lo permiten y el importaciones
necesidades
hídricas,
posee
mercado
en
aspectos asociados a
de
exportación, debido a que el
manejo
agronómico
mercado nacional y con
y
emplear
el
muestreo destructivo.
al
MATERIALES Y MÉTODOS El estudio, se realizó en condiciones
13msnm,
de campo y de laboratorio en la
geográficas de 8° 48´de latitud Norte
Universidad de Córdoba (Montería-
y 75° 52´ de longitud Oeste, en un
Colombia), ubicada a una altura de
bosque
42
con
seco
tropical,
coordenadas
según
la
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 clasificación de Holdrige, con
del aire de 27,4°C, humedad relativa
precipitación
de 84% y brillo solar anual de 2108,2
anual
de
1346,1mm, temperatura media
horas (Palencia et al. 2006).
Se llevó a cabo un muestreo aleatorio
hileras, a partir de los 45 días
simple para la selección de hojas, se
después
tomaron
en
variedad es de porte bajo, precoz en
diferentes etapas de desarrollo de las
el inicio de floración, frutos de
plantas de un cultivo establecido con
tamaño mediano, agradable sabor y
la variedad Maradol roja, sembrada a
susceptible a antracnosis.
diferentes
tamaños,
del
transplante.
Esta
3m, entre plantas y 2,6m, entre
La determinación de las variables o
inferior
de
medidas de las hojas relacionadas
determinados
con el área foliar, se hizo sobre una
seleccionando distintos
plantas
adultas,
por
altura,
hojas
tamaños.
sanas
de
Después
del
muestreo, las hojas se conservaron en un recipiente térmico con hielo y transportadas localizado
al
a
10km
laboratorio, del
cultivo
comercial. muestra de 30 hojas, de cada uno de los
doseles,
superior,
medio
e
Se efectuaron mediciones, con una
(NLIALM), longitud de la nervadura
regla milimetrada, de la longitud de
central del lóbulo derecho, adyacente
la nervadura central del lóbulo medio
al
(NLM), longitud de la nervadura
longitud de la nervadura central del
central
lóbulo
adyacente
del
lóbulo al
lóbulo
izquierdo, medio
lóbulo
izquierdo,
adyacente
43
medio
al
(NLDALM), contiguo
lóbulo
al
medio
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 (NLICALM) y longitud de la
al lóbulo medio (NLDCALM); como
nervadura central del lóbulo
variable dependiente el área Foliar
derecho, contiguo al adyacente
(AF).
El área foliar, se obtuvo por el método de relación peso: área o del “sacabocado” de 2,30cm de diámetro (área=4,1548cm2), el cual, es explicado de la siguiente manera: a cada hoja de la muestra se le determinó su masa fresca, extrayendo seis discos de tejidos de cada lámina foliar, luego, se obtuvo la masa fresca de cada uno y se halló la media y el coeficiente de variación de los discos (Pire & Valenzuela, 1995). Seguidamente, se calculó el área foliar de cada hoja, a través de la relación entre el peso fresco y el área unitaria del disco, así:
El análisis de las relaciones entre las medidas de las hojas y el área foliar se hizo mediante correlación simple y múltiple, con el fin de extraer información sobre el grado de asociación lineal entre las variables área foliar y las medidas lineales de las hojas. Se aplicó el paquete estadístico SAS versión 9.1 (SAS, 2007) para la construcción y la selección de los modelos, mediante la técnica ”STEPWISE” (regresión paso a paso), la cual, tiene como criterio de selección el R2 máximo y una prueba de significancia F o un estadístico Cp. Se construyeron y se ajustaron modelos de regresión simple y múltiple; al seleccionado, se le realizaron las respectivas validaciones de los supuestos. El método de regresión paso a paso o
adición o eliminación de variables en
por pasos, consiste en construir, de
cada paso. El criterio para añadir o
manera iterativa, una secuencia de
eliminar una variable en cualquier
modelos de regresión, mediante la
paso, se expresa de manera fácil, en
44
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 términos de una prueba parcial
F.
La regresión por pasos comienza al
se
formar un modelo con una variable
estadístico parcial F más grande,
que utiliza la variable de regresión
siempre
que tiene la correlación más grande
procedimiento continua hasta que se
con la de respuesta y ésta también es
alcanza una etapa, en la cual, no se
aquella de regresión que produce el
pueden insertar variables adicionales
estadístico F más grande. En general,
o
en cada paso, se examina el conjunto
(Montgomery
de variables de regresión restantes y
Rawlings et al. 2001)
introduce
no
que
se
la
que
sea
les &
tenga
posible.
puede Runger,
el Este
eliminar 1996;
El estadístico Cp es también una herramienta para la selección del modelo. Cp es definido como:
Donde p es el número de parámetros en el modelo; s2, el cuadrado medio del error , una estimación de la varianza poblacional σ2.
para el modelo candidato y
Son deseables valores pequeños de Cp (Walpole, 1995). Las pruebas más comunes sugeridas
Watson), aleatoriedad de los residuos
por
se
(prueba de rachas o de secuencias) y
emplearon para la validación de los
diagnóstico de multicolinealidad, con
supuestos del modelo: normalidad de
la prueba de multicolinelidad, basada
los errores (prueba de Shapiro Wilk),
en la estructura la estructura de la
heteroscedasticidad de los errores
matriz X´X, que se puede escribir
(prueba de White), independencia de
como X´X = VD2V´,donde V es una
los
matriz ortogonal, cuyas columnas
la
literatura
errores
estadística
(prueba
de
Durbin
45
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 son los vectores propios de X´X,
y
2
D,
una
asociados a los vectores propios
matriz
correspondientes
diagonal de valores propios
(Gujarati,
1997;
Rawlings et al. 2001).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Significancia del modelo y sus parámetros: El análisis de regresión con el PROC
(AF=Y) está relacionada linealmente
REG y el proceso de selección de las
con la longitud de la nervadura
variables predoctoras, mediante la
central del lóbulo izquierdo, contiguo
técnica STEPWISE o paso a paso del
al
programa
estadístico
SAS
(NLICALM = X) (Figura 1; Tabla
permitieron
seleccionar,
como
1). Además, esta variable explica la
variable independiente, la longitud
variación del área foliar (AF=Y) en
de la nervadura central del lóbulo
un 93,35%, es decir, R2=0,9335 y
izquierdo, contiguo al adyacente al
tiene un valor de la estadística Cp=
lóbulo
La
0,2987, considerado pequeño, de
prueba F del análisis de varianza
acuerdo con los criterios de selección
resultó altamente significativa (p>F
del modelo (Walpole, 1995).
medio
(NLICALM).
= 0.0001), entonces, el área foliar
46
adyacente
al
lóbulo
medio
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
El modelo de mejor ajuste resultó ser:
Según la ecuación estimada, con un error estándar de 1,573cm, por cada centímetro que se incremente la longitud de la nervadura central del lóbulo izquierdo, contiguo al adyacente al lóbulo medio (NLICALM = X), el área foliar aumenta en 31,2028cm2, con efecto lineal (Figura 2, Tabla 2).
47
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
Este resultado difiere con respecto al
de X, es decir, que no es conveniente
estudio de Campostrini & Yamanishi
extrapolar el uso de la línea para
(2001), quienes estimaron un modelo
otros valores, pues la forma de la
único para cuatro genotipos de
respuesta puede cambiar fuera de
papaya (Sunrise Solo 72/12, Sunrise
este
Solo T J, Tainung 02 y Know-You
encontrados de medidas lineales de
01); cuando utilizaron la medida
la nervadura del lóbulo izquierdo,
directa de la longitud de la nervadura
contiguo al adyacente al lóbulo
central del lóbulo medio, obtuvieron
medio (NLICALM = X) de las hojas
un modelo logarítmico, con un
de papaya oscilaron entre 12,1 y
coeficiente
45,4cm, valores comunes en la
de
determinación
de
0,898.
rango.
Así,
los
valores
especie, según la etapa de desarrollo de la hoja.
La línea de regresión estimada sólo es válida dentro del rango de valores
303,0742 cm2, no tiene interpretación Se debe anotar que
, intercepto
práctica; sólo es un término de ajuste
cuyo valor en el modelo es de -
48
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 que permite representar la
Por otra parte, la variación del
tendencia de los datos (en el espacio de valores observados
coeficiente
la
independiente),
pequeña, toda vez que el área foliar
mediante un modelo de línea recta.
sufre incrementos entre 27,98 y
Para
34,43 cm2, por cada centímetro de
para
variable
que
sea
posible
una
de
regresión
es
longitud de la nervadura central del interpretación de
es necesario
lóbulo
izquierdo,
contiguo
al
que sea físicamente posible que X
adyacente
tome el valor de cero y, además, que
(NLICALM
se hayan recolectado datos con X=0,
respaldada por un coeficiente de
lo cual, es imposible cuando se trata
confianza de 0,95 (Tabla 2).
al
lóbulo
=
X),
medio
afirmación
de medir el área foliar. Es claro que un modelo o ecuación que permite estimar el área foliar es de gran utilidad práctica, cuando se trata, por ejemplo, de evaluar el efecto de las distintas condiciones estresantes, de común ocurrencia en los sistemas de producción agrícolas. Tales condiciones, como las relacionadas con el estrés biológico, causado por artrópodos plaga y enfermedades criptogámicas, se manifiestan en disminuciones de área foliar por daño directo sobre las hojas o inducción de senescencia precoz de las mismas (Hidalgo et al. 2006). Es evidente, además, que bajo estrés hídrico los rendimientos también se reducen, como consecuencia de la pérdida de área foliar (Ribas et al. 2000). Es en estas situaciones que un
evaluar, con la ayuda de modelos
modelo matemático es de gran
matemáticos, aplicando los diseños
utilidad, puesto que constituye una
experimentales
herramienta para estimar ¿qué tanto
apropiados.
está disminuyendo o aumentando el
biocidas,
muestreo
foliar, también es de gran utilidad
los rendimientos? Así, los ensayos de de
de
Por otra parte, la estimación del área
área foliar total? y ¿cómo influye en aplicación
o
cuando
de
se
trata
de
ajustar
poblaciones de plantas para obtener
fertilizantes, de riego y de otras
el índice de área foliar crítico (IAF
prácticas agronómicas, se pueden
49
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 crítico), o sea, aquel que
aumenta, la TCC también lo hace,
intercepta
la
hasta que el dosel intercepta el 95%
radiación incidente con el
de la radiación incidente. Por encima
consecuente aumento significativo de
de un IAF crítico, la TCC no
la tasa de crecimiento del cultivo
incrementa
(TCC). En la medida en que el IAF
(Monteith, 1965; Squire, 1990).
el
95%
de
significativamente
Cumplimiento de los supuestos del modelo: Al verificar el supuesto de independencia de los errores (e) por medio de la prueba de Durbin-Watson, se obtuvieron los puntos de significancia de dLy dUpara n= 30, un nivel de significancia de 0,05 y una variable explicativa. El valor de la estadística de Durbin Watson es: Ahora, como
, se tiene que d es significativo, por
tanto, se rechaza la hipótesis nula al nivel de significancia α= 0,05; de aquí, se concluye que los errores no están autocorrelacionados, sino que son estadísticamente independientes, y por lo tanto, el modelo estimado cumple con el supuesto del análisis de regresión que establece que el error estándar de estimación es independiente para cada valor de la variable explicativa, esto es, la longitud de la nervadura central del lóbulo izquierdo, contiguo al adyacente al lóbulo medio (NLICALM = X). Para la prueba de normalidad, el estadístico de la prueba de normalidad de los errores de Shapiro-Wilk, obtenido por medio del PROC UNIVARIATE NORMAL de SAS, mostró que evidentemente los errores se distribuyen normalmente. Se tiene que
, por tanto, se
acepta la hipótesis nula, es decir, los errores siguen una distribución normal. La prueba de White empleada para probar la existencia de homocedasticidad o heterocedasticidad de las varianzas de los errores, basada en un análisis de regresión auxiliar, se realizó tomando el cuadrado de los errores del modelo original, como variable dependiente y como variable independiente, la variable (longitud de la nervadura central del lóbulo izquierdo, contiguo al adyacente al lóbulo medio
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 (NLICALM = X) y sus valores al cuadrado. El modelo de regresión auxiliar obtenido fue:
El coeficiente de determinación ajustado de este modelo es el siguiente: R2 = 0,0245. Ahora, como nR2 = 0,735, es superior a 0,05, estadísticamente se concluye que no hay heterocedasticidad en los errores, por lo tanto, la variación en torno a la recta de regresión es constante para todos los valores de X, sin importar que el valor que toma sea alto o bajo, de todas formas, la variación se supone es la misma. En la prueba de aleatoriedad (Rachas), se quiso probar si los errores son o no aleatorios. Ahora bien, como R=19, T1=16 y T2=14, donde R=Número de rachas, T1=Número de errores positivos y T2=Número de errores negativos; se tiene que R I, siendo I=(10-22) el intervalo que contiene a los valores críticos de las rachas al nivel de significancia del 0,05, por consiguiente, los errores corresponden a un arreglo aleatorio, o bien, los errores no están autocorrelacionados, es decir, son independientes, por lo que se determina, que las muestras tomadas para la estimación del modelo son aleatorias y las sucesivas observaciones son independientes. CONCLUSIONES El área foliar (AF) de papaya está relacionada linealmente con la longitud de la nervadura central del lóbulo izquierdo, contiguo al adyacente al lóbulo medio. El modelo lineal simple seleccionado mostró mayor precisión para estimar el área foliar de papaya cultivar Maradol roja y cumple con los supuestos de normalidad, homogeneidad de varianzas e independencia de los errores.
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
MOVIMIENTO CIRCULAR (FUERZA CENTRIPETA) UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS CARRERA DE INGENIERIA EN ELIMENTOS LABORATORIO DE FISICA BASICA
RESUMEN: Este experimento constará de dos métodos, el dinámico y el estático, en ambos entrarán en acción ecuaciones de Movimiento Circular Uniforme, la Ley de Newton y finalmente usaremos la Ley de Hooke, aplicada a los resortes. Nosotros, los experimentadores, por medio del equipo específico de esta práctica seremos capaces de variar un factor manipulando un rotor de frecuencias variables y por tanto la fuerza centrípeta que depende del mismo. Figura N° 1: Esquema del experimentó
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
Podemos notar claramente que la fuerza centrípeta es un componente físico que se encuentra presente en un acto simple como el de hacer girar una pelota atada a una cuerda. 1. INTRODUCCION El movimiento circular uniforme (también denominado movimiento uniformemente circular) describe el movimiento de un cuerpo atravesando, con rapidez constante, una trayectoria circular. Sabiendo que:
Un movimiento circular uniforme es aquél cuya velocidad angular w es constante, por tanto, la aceleración angular es cero. La posición angular w del móvil en el instante tlo podemos calcular integrando - 0 -t0) o gráficamente, en la representación de en función de t. Habitualmente, el instante inicial t0 se toma como cero. Las ecuaciones del movimiento circular uniforme son análogas a las del movimiento rectilíneo uniforme. (DE JUANA, 2003) Se define como movimiento circular aquél cuya trayectoria es una circunferencia. El movimiento circular, llamado también curvilíneo, es otro tipo de movimiento sencillo. Estamos rodeados por objetos que describen movimientos circulares: un disco compacto durante su reproducción en el equipo de música, las manecillas de un reloj o las ruedas de una motocicleta son ejemplos de movimientos circulares; es decir, de cuerpos que se mueven describiendo una circunferencia. A veces el movimiento circular no es completo: cuando un coche o cualquier otro vehículo toma una curva realiza un movimiento circular, aunque nunca gira los 360º de la circunferencia. La experiencia nos dice que todo aquello da vueltas tiene movimiento circular. Si lo que gira da siempre el mismo número de vueltas por segundo, decimos que posee movimiento circular uniforme (MCU). (PEREZ, 1999) 1. OBJETIVOS 1.1.OBJETIVO GENERAL
Analizar las características cinemáticas del Movimiento Circular Uniforme.
1.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS
Identificar la utilidad del radián en la descripción de este movimiento.
Determinar el significado de magnitudes lineales y angulares. 2. MATERIALES
Cilindro de acero de 11cm
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 Hilo Pesas
Cronometro
3. PROCEDIMIENTO Grafico N°1: Movimiento circular (Fuerza centrípeta)
Pasar
En un extremo
Colocar
En el otro extremo
Colocar
La cuerda por un cilindro
Una masa de 5g
Una masa de 30g
Realiza
Un movimiento circular con la masa de 5g, con un radio de 60cm.
Determinar
El tiempo que demora en dar 25 vueltas.
Anotar
Los datos expresados en el sistema CGS.
Repetir
Todos los pasos hasta realizar 5 mediciones con diferentes masas.
Fuente: Laboratorio de física básica. Elaborado: Chicaiza M.
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 4. DATOS OBTENIDOS Tabla N°1: Datos obtenidos del movimiento circular.(fuerza centrípeta) DETERMINACION Mr(g)
Nr(g)
R(cm)
t(s)
1
5
30
60
12.75
2
10
60
60
13.90
3
15
90
60
14.50
4
20
120
60
15.36
5
25
150
60
17.20
Fuente: Laboratorio de física básica. Elaborado: Chicaiza M, Velastegui A. 5. CALCULOS Y RESULTADOS 5.1. Determinar el periodo.
5.2.Calcular la velocidad angular, lineal y la velocidad al cuadrado de la partícula en movimiento. Velocidad angular
Velocidad lineal
Velocidad lineal ala cuadrado
5.3. Determinar la aceleración centrípeta.
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014
5.4.Calcular la fuerza y la fuerza centrípeta. Fuerza centrípeta
Fuerza
Dinas Tabla N°2: cálculos obtenidos en el movimiento circular (fuerza centrípeta) V2(cm2/s2)
Ac(cm/s2)
F(dinas)
Fc(dinas)
117.64rpm 739.19
546401.85
9106.69
4900
45533.45
0.55s
109.09rpm 685.43
469814.28
7830.23
9800
78302.3
3
0.58s
103.44rpm 649.98
422474.0
7041.23
14700
105618.45
4
0.61s
98.36rpm
618.01
381936.36
6365.60
19600
127312
5
0.68s
88.23rpm
554.39
307348.27
5122.47
24500
128601.75
Determi nación 1
T(s)
W(rpm)
0.51s
2
Vl(cm/s)
Fuente: Laboratorio de física básica. Elaborado: Chicaiza M, Velastegui A. 6. DISCUSION En la práctica realizada observamos que el tiempo que obtuvimos va aumentando de acuerdo a como vamos colocando la masa en uno de sus extremos con un radio de 60cm, mientras que en otro experimento realizado por nuestros compañeros el tiempo va disminuyendo esto se debe a que la persona que está ejecutando el movimiento no tiene la misma rapidez que el otro estudiante, es una relación inversamente proporcional a medida que aumenta el tiempo la rapidez es
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 lenta al
dar las 25 vueltas. El movimiento circular (fuerza
centrípeta) representa un movimiento acelerado, y por tanto requiere una fuerza dirigida hacia el centro de la curvatura del camino. Esta fuerza se llama fuerza centrípeta, que significa fuerza "buscando el centro". El balanceo de una masa en una cuerda requiere tensión en la cuerda, y si la cuerda se rompe, la masa recorrerá un camino tangencial en línea recta. La aceleración centrípeta se puede derivar para el caso de movimiento circular puesto que el camino curvado en cualquier punto, puede extenderse hasta formar un círculo. Note que la fuerza centrípeta es proporcional al cuadrado de la velocidad, con lo que doblando la velocidad necesitará cuatro veces la fuerza centrípeta para mantener el movimiento en un círculo. La fuerza centrípeta la tiene que proporcionar la fricción a lo largo de la curva. Si esta fricción es insuficiente un incremento de la velocidad nos puede llevar a un derrape inesperado. 7. CUESTIONARIO 7.1. ¿si al realizar el cuadrado paso del procedimiento se hubiera tomado el tiempo para 100 vueltas, piensa usted que se habría aumentado o disminuido el error en la medición del periodo? El error para la medición del periodo habría aumentado si fueran 100 vueltas en lugar de 25 pues la predisposición del ejecutor manual del movimiento hubieran enflaquecido puesto que se estaba trabajando con pesos los cuales cansaban al sujeto ejecutor que en este caso fue un estudiante, haciendo que su movimiento no fuera constante lo que modificaría la velocidad con la que se desplazaba la partícula afectando directamente el cálculo del periodo. 7.2. Con los datos de la tabla #1 realice un gráfico Fc=f(v2). De acuerdo con este grafico qué relación existe entre Fc y v2. Grafico N°2: Fc=f(v2)
57
TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 Fc vs v2. 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0
Veloc. al cuadrado (cm2 /s2)
0
200000
400000
600000
Fuente: Laboratorio de física básica. Elaborado: Chicaiza M, 7.3.Calcule la pendiente del grafico de la pregunta anterior, tiene alguna relación la pendiente con el termino (m/R)2 fundamente su respuesta.
Grafico N°3: cálculo de la pendiente de Fc=f(v2)
Fc vs v2. 150000 y = -0.3739x + 256193 R² = 0.9089
100000
Veloc. al cuadrado (cm2 /s2)
50000 0 0
200000
400000
600000
Fuente: Laboratorio de física básica. Elaborado: Chicaiza M La pendiente es de y= -0.3739x + 256193 y los valores de m/R son: 0.1-0.2-0.30.4-0.5 que no tienen ninguna relación con la con la ecuación de la recta, pero sin
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TECNOLOGUIA ALIMENTICIA 2014 embargo según el análisis de la Fc=m(v2/R), donde m/R sería la constante que se denomina como la pendiente que en este caso sería la fuerza centrípeta, mientras que la velocidad al cuadrado seria la variable en el eje de las x, por lo que la ecuación seria de la siguiente manera en el eje y= mR por lo que sería la fuerza centrípeta y en el eje x se la velocidad al cuadrado (x=v2) 8. CONCLUSIONES
Con la realización de la experiencia se concluyó que en el movimiento circular uniforme la partícula gira en trayectoria circular sin variar su velocidad lo que produce que se ejerza una fuerza o tensión en la cuerda que impide que el peso que se colocó en la parte opuesta o la partícula caiga al piso.
Se concluyó que el movimiento circular uniforme la partícula posee en todos los puntos de su recorrido la misma velocidad que solo se modifica en la dirección que lo rige notándose que el radian es una magnitud física que permite el conteo de espacio angular recorrido por unidad de tiempo, es decir, representa la velocidad de la partícula.
En el movimiento circular se conjugan tanto las magnitudes angulares como las lineales pues, la partícula en el recorrido más alejado de su eje posee velocidad lineal, y la velocidad angular es aquella con la que se desplaza para cubrir una distancia en la circunferencia que va formando mientras se desplaza.
9. BIBLIOGRAFIAS
AUCALLANCHI, F. (1999). Movimiento Circular uniforme. En F. AUCALLANCHI, Fisica (págs. 105-109). Lima-Peru: San Miguel. DE JUANA, M. (2003). Movimiento uniformemente circular. En M. DE JUANA, Fisica (págs. 55-58). Madrid: Pearson. PEREZ, W. (1999). Movimiento circular uniforme. En W. PEREZ, Fisica (págs. 175-179). Lima-Peru: San Miguel .
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