biofortificaciÓn con selenio en el cultivo de tomate
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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TORREÓN
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADOS E INVESTIGACIÓN
BIOFORTIFICACIÓN CON SELENIO EN EL CULTIVO DE
TOMATE PRODUCIDO EN HIDROPONÍA
Tesis que presenta:
BILGAI MORALES MORALES
Como requisito parcial para obtener el grado de:
MAESTRO EN CIENCIAS EN SUELOS
Director de tesis:
DR. PABLO PRECIADO RANGEL
Torreón, Coahuila, México
Abril, 2019
Instituto Tecnológico de Torreón
III
DEDICATORIA
De una manera muy especial a estas dos grandes personas que Dios me dio
como padres, por su humildad, sencillez y por inculcarnos en el camino del bien y
ser unos grandes luchadores que día a día estuvieron al pendiente de cada uno de
nosotros, son las personas que más admiro en la vida los amo con todo mi corazón
y este triunfo lo hemos logrado juntos: Lesbia Morales Ramírez y Adiverando
Morales Domínguez.
A mis hermanos; Yobani, Carmen, Doyma, Adin, Ángel y Yordan por existir
en mi vida y por el gran apoyo incondicional.
A mis cuñados; Lucinda De León, Wilmar Pérez y Noé Ramos.
A mis sobrinos; Alexa Morales, Deylan Ramos, Samuel Pérez y Edson Ramos.
IV
AGRADECIMIENTOS
A DIOS por permitirme vivir, por su inmensa misericordia por darme este plan de
vida y poner a las personas indicadas en este camino.
Al Instituto Tecnológico de Torreón por aceptarme en el programa de maestría y
formar parte de ella.
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el apoyo
económico para la realización de mis estudios de maestría.
Al Dr. Pablo Preciado Rangel por confiar en mí y aceptar dirigir esta tesis, por sus
sabios consejos para que este trabajo de investigación sea un éxito.
Al Centro de Investigación y Desarrollo, A.C., Unidad Delicias por darnos la
oportunidad de realizar nuestros análisis en sus instalaciones.
Al Dr. Esteban Sánchez, Dr. Juan Pedro Sida y al M.C Ezequiel Márquez por el
apoyo técnico en el análisis de muestras en el laboratorio y por la amistad brindada.
A mi comité de tesis al Dr. Manuel Fortis Hernández y al Dr. Héctor Zermeño
Gonzales por el apoyo en el desarrollo de este trabajo.
A cada uno de los Dres. que durante la maestría nos brindaron de sus
conocimientos para llegar hacer grandes profesionistas.
A mis grandes amigos y compañeros de generación Oscar Sariñana, Ángel
Calvillo, Daniel Robles y Dallan Catarecha gracias por su valiosa amistad.
A mis amigos Teresa Pérez e Iván Morales gracias por su amistad.
V
ÍNDICE DE CONTENIDO
Página
COMITÉ PARTICULAR .................................................................... ¡Error! Marcador no definido.
DEDICATORIA ................................................................................................................................ III
AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................................... IV
ÍNDICE DE CONTENIDO................................................................................................................ V
ÍNDICE DE CUADROS................................................................................................................. VIII
ÍNDICE DE FIGURAS ..................................................................................................................... IX
RESUMEN ......................................................................................................................................... X
SUMMARY ....................................................................................................................................... XI
I. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 1
1.1 Objetivos ............................................................................................................................ 4
1.1.1 Objetivo general .................................................................................................................. 4
1.1.2 Objetivos especificos ......................................................................................................... 4
1.2 Hipótesis .................................................................................................................................. 5
II. REVISIÓN DE LITERATURA ..................................................................................................... 6
2.1 Importancia del cultivo de tomate ........................................................................................ 6
2.1.1 Producción mundial ............................................................................................................ 6
2.1.2 Producción en México........................................................................................................ 8
2.1.3 Valor nutricional ................................................................................................................ 10
2.2 Hidroponía ............................................................................................................................. 12
2.2.1 Generalidades ................................................................................................................... 12
2.2.2 Sistemas hidropónicos ..................................................................................................... 13
2.2.3 Solución nutritiva .............................................................................................................. 15
2.2.4 Sustratos ............................................................................................................................ 16
2.3 La biofortificación de cultivos ............................................................................................. 17
2.4 Selenio ................................................................................................................................... 18
2.4.1 Generalidades del selenio ............................................................................................... 18
2.4.2 Selenio en las plantas ...................................................................................................... 19
2.4.3 Selenio y la salud humana .............................................................................................. 21
VI
2.5 Potencial nutracéutico ......................................................................................................... 23
2.5.1 Nutracéuticos .................................................................................................................... 23
2.5.2 Los antioxidantes y la salud ............................................................................................ 24
2.5.3 Los antioxidantes en las plantas .................................................................................... 26
2.5.4 Compuestos fenólicos ..................................................................................................... 27
2.5.5 Licopeno ............................................................................................................................. 28
III. MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................................................... 30
3.1 Localización del experimento ............................................................................................. 30
3.2 Condiciones del invernadero.............................................................................................. 31
3.3 Material vegetal .................................................................................................................... 31
3.4 Trasplante y sustrato ........................................................................................................... 32
3.5. Manejo del cultivo ............................................................................................................... 33
3.5.1 Poda ................................................................................................................................... 33
3.5.2 Tutoreo ............................................................................................................................... 34
3.6 Tratamientos evaluados...................................................................................................... 34
3.7 Nutrición del cultivo ............................................................................................................. 35
3.8 Control de plagas y enfermedades ................................................................................... 37
3.9 Variables evaluadas ............................................................................................................ 38
3.9.1 Rendimiento ...................................................................................................................... 38
3.9.1.1 Rendimiento y sus componentes ................................................................................ 38
3.9.2 Variables agronómicas y calidad de fruto ..................................................................... 38
3.9.2.1 Altura en planta y diámetro de tallo ............................................................................ 38
3.9.2.2 Diámetro polar y ecuatorial del fruto .......................................................................... 39
3.9.2.3 Firmeza ........................................................................................................................... 39
3.9.2.4 Sólidos solubles totales de frutos ............................................................................... 40
3.9.2.5 Acidez titulable ............................................................................................................... 40
3.9.3 Muestreo y análisis nutricional foliar .............................................................................. 41
3.9.3.1 Contenido de nitrógeno y fosforo ................................................................................ 41
3.10 Cuantificación de selenio en frutos ................................................................................. 43
3.11 Análisis de compuestos nutracéuticos ........................................................................... 44
3.11.1 Capacidad antioxidante ................................................................................................. 44
3.11.1.1 Capacidad antioxidante equivalente en trolox........................................................ 44
VII
3.11.2 Contenido de fenólicos totales ..................................................................................... 45
3.11.3 Flavonoides ..................................................................................................................... 46
3.11.4 Licopeno .......................................................................................................................... 46
3.12 Diseño experimental.......................................................................................................... 47
3.13 Análisis estadístico ............................................................................................................ 47
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................................... 48
4.1 Rendimiento y sus componentes ...................................................................................... 48
4.2 Variables agronómicas ....................................................................................................... 49
4.3 Calidad de frutos .................................................................................................................. 51
4.3.1 Diámetro polar y ecuatorial de frutos ............................................................................ 51
4.3.2 Firmeza, solidos solubles totales y acidez titulable..................................................... 52
4.4 Contenido de macronutrimentos y micronutrimentos ..................................................... 55
4.4.1 Contenido de macronutrimentos .................................................................................... 55
4.4.2 Contenido de micronutrimentos ..................................................................................... 57
4.5 Calidad Nutracéutica ............................................................................................................... 60
4.5.1 Capacidad antioxidante total .......................................................................................... 60
4.5.2 Compuestos fenólicos ..................................................................................................... 61
4.5.3 Flavonoides ....................................................................................................................... 63
4.5.4 Licopeno ............................................................................................................................. 65
4.5.5 Selenio ............................................................................................................................... 66
V. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 69
VI. LITERATURA CITADA ............................................................................................................ 70
VIII
ÍNDICE DE CUADROS
Página
Cuadro 2. 1. Composición nutritiva por 100 g de producto comestible ................. 11
Cuadro 3. 1. Análisis químico de agua .................................................................. 35
Cuadro 3. 2. Aplicaciones de productos fitosanitarios para el control de plagas y
enfermedades....................................................................................... 37
Cuadro 4. 1 Valores promedio del rendimiento y sus componentes por efecto de la
aplicación de Selenio en diferentes concentraciones en la solución
nutritiva. ................................................................................................ 48
Cuadro 4. 2. Valores promedio de las variables agronómicas por efecto de la
aplicación de selenio en diferentes concentraciones en la solución
nutritiva. ................................................................................................ 50
Cuadro 4. 3. Diámetro polar y ecuatorial promedio de frutos de tomate por efecto de
la aplicación de selenio en diferentes concentraciones en la solución
nutritiva. ................................................................................................ 51
Cuadro 4. 4. Valores promedio de las variables firmeza, solidos solubles totales
(SST) y acidez titulable por efecto de la aplicación de selenio en
diferentes concentraciones en la solución nutritiva. ............................. 53
Cuadro 4. 5. Contenido promedio de macronutrimentos en el tejido foliar por efecto
de la aplicación de selenio en diferentes concentraciones en la solución
nutritiva. ................................................................................................ 56
Cuadro 4. 6. Contenido promedio de micronutrimentos en el tejido foliar por efecto
de aplicación de Selenio en diferentes concentraciones en la solución
nutritiva. ................................................................................................ 58
IX
ÍNDICE DE FIGURAS
Página
Figura 2. 1. Principales países productores de tomate, 2017.................................. 7
Figura 3. 1. Localización del invernadero del ITT donde se realizó el experimento
............................................................................................................. 30
Figura 3. 2. Preparación del sustrato utilizado ...................................................... 32
Figura 3. 3. Trasplante de plántulas de tomate saladette ..................................... 33
Figura 3. 4. Poda de brotes axilares en plantas de tomate ................................... 33
Figura 3. 5. Tutoreo de plantas de tomate ............................................................ 34
Figura 4. 1. Capacidad antioxidante promedio de frutos de tomate por efecto de
aplicación de Selenio en diferentes concentraciones.. ......................... 60
Figura 4. 2. Contenido de compuestos fenólicos promedio en frutos de tomate por
efecto de la aplicación de Selenio en diferentes concentraciones........ 62
Figura 4. 3. Contenido promedio de flavonoides en frutos de tomate por efecto de la
aplicación de Selenio en diferentes concentraciones.. ......................... 64
Figura 4. 4. Valores promedio de licopeno en frutos de tomate por efecto de la
aplicación de Selenio en diferentes concentraciones .. ........................ 65
Figura 4. 5. Concentración promedio de selenio en frutos de tomate por efecto de la
aplicación de Selenio en diferentes concentraciones.. ......................... 67
X
RESUMEN
La Biofortificación de cultivos tiene como finalidad incrementar el contenido
de nutrientes esenciales en la parte comestible de las plantas para mejorar su
calidad nutricional y mejorar la alimentación de quien la consume. El selenio es un
elemento no esencial para las plantas, pero si para los seres humanos y animales
ya que ha sido reconocido como elemento esencial en el mantenimiento de las
funciones fisiológicas en el organismo. El objetivo de este estudio fue determinar el
efecto de la biofortificación con selenio aplicado a la solución nutritiva, sobre el
rendimiento y calidad nutraceútica en frutos de tomate. Los tratamientos
consistieron en cinco dosis de selenito de sodio (0, 2, 4, 6 y 8 mg L-1). Las dosis de
selenio evaluados no afectaron el rendimiento, pero si la calidad nutraceútica de los
frutos de tomate (capacidad antioxidante total, compuestos fenólicos, flavonoides y
licopeno) al mejorar hasta en un 27.29% con la aplicación de 8 mg L-1 con relación
al testigo. Por lo tanto, la biofortificación con selenio representa una alternativa para
mejorar la calidad nutraceútica de los frutos de tomate.
Palabras clave. Nutraceúticos, solución nutritiva, selenito de sodio.
XI
SUMMARY
The finality of crop biofortification is to increase the content of essential
nutrients in the edible part of the plants in order to improve their nutritional quality
and improve the nutrition of those who consume them. Selenium is a non-essential
element for plants, but for humans and animals, since it has been recognized as an
essential element in the maintenance of physiological functions in the body. The
objective of this study was to determine the effect of biofortification with selenium
applied to the nutritive solution, on the performance and nutraceutical quality in
tomato fruits. The treatments consisted of five doses of sodium selenite (0, 2, 4, 6
and 8 mg L-1). The selenium doses evaluated did not affect the yield, but the
nutraceutical quality of the tomato fruits (total antioxidant capacity, phenolic
compounds, flavonoids and lycopene) improved up to 27.29% with the application
of 8 mg L-1. Therefore, biofortification with selenium represents an alternative to
improve the nutraceutical quality of tomato fruits.
.
Keywords. Nutraceuticals, nutritive solution, sodium selenite.
1
I. INTRODUCCIÓN
El selenio (Se) ha sido considerado un elemento esencial en la nutrición de
los animales desde 1957, requiriendo los humanos una cantidad diaria de dicho
nutriente de 50-70 µg día-1 (Oblitas et al., 2000). Él Se ha recibido una especial
atención por su papel como agente anticancerígeno efectivo y natural (Palencia et
al., 2016); ya que es un componente de importantes enzimas como el glutatión
peroxidasa, selenioproteina P y tetraidotrina 5´-deiodisinasa, las cuales participan
en la protección antioxidante de las células (Murillo et al., 2007). En las plantas él
Se ejerce un efecto positivo en la capacidad antioxidante, actuando más
efectivamente este elemento en forma de selenito que en forma de selenato (Cartes
et al., 2005). En caso de carencia sería necesaria una aportación complementaria,
ya que estudios muestran que una suplementación en este mineral en la dieta
humana disminuye la incidencia de algunos tipos de cáncer, como el cáncer de
próstata y pulmón (Hernández y Ríos, 2009)
INTRODUCCIÓN
2
En los últimos años se están realizando investigaciones y poniendo en
práctica la forma de enriquecer los productos vegételas destinados al consumo
humano denominada biofortificación, que consiste en aplicar técnicas de
fitomejoramiento que aprovechan la variabilidad existente en las diferentes
variedades de las especies cultivadas respecto a su contenido de nutrientes, para
aumentar el nivel de éstos en los cultivos ya sea mediante intervención agronómica
o selección genética (White y Broadley, 2005; Pachón, 2006), y se plantea como
una estrategia para disminuir la deficiencia por micronutrientes a través de los
alimentos, de forma sostenible.
El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una de las hortalizas más importante
en el mundo (Stahl y Sies, 2005), ocupando una extensión a nivel mundial de 4,
803,680 ha que han llegado a producir 16 179 millones de toneladas, gracias a su
alto consumo (FAO, 2012).
México es uno de los principales países productores de tomate con 47 677
hectáreas dejando una derrama económica de 1773 millones de dólares. Siendo los
estados con mayor producción; Sinaloa, Michoacán, San Luis Potosí, Baja
California y Jalisco (SIAP-SAGRAPA, 2015).
INTRODUCCIÓN
3
El desarrollo de esta hortaliza bajo condiciones protegidas en comparación a
campo abierto presenta grandes ventajas como, incremento en el rendimiento,
precocidad, uso eficiente del agua y fertilizantes, actualmente el aumento de la
fertilización permite alcanzar altos rendimientos (Valenzuela et al., 2008), sin
embargo, esto disminuye la calidad nutraceutica, ya que cuando no existe déficit de
nitrógeno se propicia la producción de compuestos que contienen nitrógeno como;
aminoácidos, proteínas y alcaloides (Hallmann, 2012), en la actualidad se han
promovido estudios que permitan mejorar el contenido nutracéutico de los frutos
(Navarro et al., 2006).
En este sentido la producción no es el problema, ya que actualmente, la
producción agrícola mundial es suficiente, sin embargo, la sociedad demanda un
alto valor nutricional, compuestos bioactivos y capacidad antioxidante, que se
pueden encontrar en las frutas y verduras las cuales son capaces de satisfacer las
necesidades nutricionales humanas tras su consumo (White y Broadley, 2005;
Chávez- Mendoza et al., 2015).
Con base en lo anterior, en el presente estudio se analizó la aplicación de
Selenio como selenito de sodio en la solución nutritiva en el cultivo de tomate y
evaluar el efecto sobre el rendimiento y calidad nutraceútica de los frutos.
4
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo general
Evaluar el rendimiento y la calidad nutraceútica en frutos de tomate aplicando
concentraciones crecientes de selenio en forma de selenito de sodio en la
solución nutritiva.
1.1.2 Objetivos especificos
Cuantificar la concentración de selenio en frutos de tomate.
Cuantificar el rendimiento y sus componentes (número de frutos y pesos de
frutos).
Cuantificar la calidad nutraceútica en frutos de tomate (capacidad
antioxidante total, compuestos fenólicos, flavonoides y licopeno).
Determinar la concentración de macronutrimentos y micronutrimentos en el
tejido foliar.
5
1.2 Hipótesis
Dosis altas de Selenio disminuyen el rendimiento, pero aumentan la calidad
nutricional de los frutos de tomate.
6
II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 Importancia del cultivo de tomate
2.1.1 Producción mundial
El cultivo del tomate es el quinto en importancia por su contribución en el
valor de la producción agrícola (FIRA, 2016) con alrededor de 5.0 millones de
hectáreas sembradas y 35.0 t ha-1de frutos cosechados. Según estadísticas de la
Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO),
el 61% de la producción mundial en 2017 se concentró en cinco países: China
(32.6%), India (11.4%), Turquía (7.0%), Estados Unidos (6.0%) y Egipto (4.0%) de
la superficie cosechada de esta hortaliza (Figura 2.1) (FOASTAT, 2017).
En 2017, la producción mundial de tomate se ubicó en un máximo histórico
de 170.8 millones de toneladas esto gracias al crecimiento de su consumo.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
7
Figura 2. 1. Principales países productores de tomate.
(FOASTAT, 2017)
II. REVISIÓN DE LITERATURA
8
2.1.2 Producción en México
En México, el tomate es una de las especies hortícolas con gran
trascendencia tanto en lo económico que se refleja en el valor que tiene la
producción en la aportación de divisas a la balanza agropecuaria (Ortega et al.,
2010) como en lo social que se mide por la cantidad de empleos generados durante
el cultivo y comercialización de esta hortaliza (SIACON, 2004). Es por ello, que el
tomate es cultivado en toda la República Mexicana.
En México se siembran anualmente 80 mil ha-1 en campo abierto con un
rendimiento promedio de 28.7 t ha-1, para ser la segunda hortaliza más importante
después del chile (Capsicum annuum L.), por su superficie sembrada, por su
volumen y valor de producción en el mercado nacional, y por los empleos que
genera (Nieto y Velasco, 2006; Hernández-Leal et al., 2013; Bonilla et al., 2014).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
9
La importancia del tomate mexicano exportado al mercado estadounidense
se relaciona con la cercanía geográfica, competitividad en el precio y calidad, sabor,
vida de anaquel y con el descenso de la producción del tomate en los Estados
Unidos De Norteamérica en el invierno. A nivel mundial en la producción de tomate,
México se encuentra en el décimo lugar, sin embargo, ocupa el primer lugar en
exportación del fruto según datos de la SAGARPA (SIAP- SAGARPA 2010; Viteri et
al., 2012). Los estados con mayor aportación son Sinaloa, Baja California,
Michoacán, Zacatecas y Jalisco (SIAP- SAGARPA, 2010).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
10
2.1.3 Valor nutricional
El tomate es un alimento de importancia mundial al ser un alimento muy
versátil, con formas de consumo variados. Altas ingestas de este producto están
estrechamente relacionadas con un impacto benéfico en la salud, ya que es capaz
de reducir el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares y diferentes tipos
de cáncer atribuido principalmente a su alto contenido de antioxidantes (licopeno,
ácido ascórbico y compuesto fenólicos) (Borguini y Ferraz, 2009; Notorio y Sosa,
2012).
En general el tomate es un alimento que se caracteriza por tener un alto
contenido de humedad, la cual se encuentra entre 90 y 97%, es bajo en grasas
proteínas y azucares (0.7–1.1%, 0.2–0.7%, 1.2–2.5%). (Cuadro 2.1).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
11
Cuadro 2. 1. Composición nutritiva por 100 g de producto comestible
Maduro fresco Jugo natural
Agua 93, 76 g 93, 9 g Energía 21 Kcal 17 Kcal Grasa 0,33 g 0,06 g Proteína 0,85 g 0,76 g Hid. de carbono 4,64 g 4,23 g Fibra 1,1 g 0,4 g Potasio 223 mg 220 mg Fosforo 24 mg 19 mg Magnesio 11 mg 11 mg Calcio 5 mg 9 mg Vitamina C 19 mg 18,3 mg Vitamina A 623 IU 556 IU Vitamina E 0,38 mg 0,91 mg Niacina 0.628 mg 067 mg
Fuente: FAO (2010).
En la literatura científica, estudios han demostrado una fuerte correlación
inversa entre el consumo de tomate y el riesgo de ciertos tipos de enfermedades y
degeneración muscular relacionada con la edad, el valor nutricional, aunque es
probable que pase desapercibido para todo consumidor, es de gran importancia
(Notorio y Sosa, 2012). La calidad /valor nutritivo y funcional de un producto de
mercado se define como el grado de utilidad para satisfacer los requerimientos de
sustancias necesarias para garantizar el buen funcionamiento del organismo
humano o animal. Estos compuestos presentes en los alimentos brindan
adicionalmente beneficios médicos o saludables, incluyendo la prevención y el
tratamiento de enfermedades denominándose entonces compuestos nutraceúticos
(Pérez, 2006). Este término resulta de la fusión de vocablos “nutrición” y
“farmacéutico”, cuando es aplicado a un alimento.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
12
2.2 Hidroponía
2.2.1 Generalidades
Hidroponía es una palabra derivada de dos palabras griegas: hydro (agua) y
ponos (trabajo), por lo que etimológicamente significa “trabajo en agua”. Sin
embargo, actualmente se define como la técnica del cultivo sin suelo, donde las
plantas se riegan con una mezcla de elementos nutritivos disueltos en agua
(solución nutritiva) y en la cual el suelo como medio de cultivo se sustituye por
ciertos sustratos inertes y estériles, o en algunos casos por la misma solución
nutritiva (RHE, 2007).
La adecuada implementación de esta técnica puede implicar ventajas muy
importantes para los productores, ya que es posible obtener una mejor producción
respecto a cultivar en suelo; sin embargo, como todo también tiene sus
inconvenientes y es que por sí sola no asegura obtener mejores resultados, por lo
que se requiere prestar mucha atención y cuidados al cultivo (Rodríguez et al.,
2016). Al final son horas de trabajo invertidas que al momento de la cosecha se
verán reflejadas en mayores ganancias económicas.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
13
2.2.2 Sistemas hidropónicos
Existen diferentes tipos de sistemas hidropónicos, desde los más simples,
con funcionamiento manual o semiautomático, hasta los más sofisticados y
completamente automatizados.
Los sistemas hidropónicos se pueden dividir en dos categorías:
a) Sistemas hidropónicos en agua
Recirculante o NFT
Este sistema consiste en hacer recircular en forma permanente una película
fina constituida por una determinada cantidad de solución nutritiva, la cual permitirá
tanto la respiración de las raíces (al aportarles oxígeno), como la absorción de los
nutrientes y del agua durante el periodo vegetativo de la planta. Esta película no
deberá alcanzar una altura superior a los 5 o 7 centímetros desde la base del
contenedor (Martínez et al., 2012).
Raíz flotante o cultivo en agua
Expresa que se hace en un medio líquido que contiene agua y sales nutritivas
en baja concentración (7 cm3 de solución nutritiva por cada 1 000 cm3 de agua).
Este sistema es muy conveniente para el cultivo de albahaca, apio, berro, escarola
y varios tipos de lechuga, con excelentes resultados en ahorro de tiempo y
rendimientos por cada metro cuadrado cultivado. En el sistema de raíz flotante las
II. REVISIÓN DE LITERATURA
14
raíces crecen dentro de la solución nutritiva. Las plantas están sostenidas sobre una
lámina de icopor con la ayuda de un cubito de esponja; el conjunto de lámina y
plantas flota sobre la superficie del líquido. Este sistema se recomienda para climas
frescos porque en los climas muy calientes, el oxígeno (indispensable para que las
raíces respiren y tomen los nutrientes) se evapora con mayor rapidez. (Sánchez et
al., 2014).
b) Sistemas hidropónicos en sustratos
Dentro de los cultivos en sustrato podemos diferenciar dos grupos:
I. Alta Capacidad de intercambio catiónico (CIC) y por ende más estables ante
variaciones de pH y CE de la solución nutritiva (turba, fibra de coco y
vermiculita)
II. Baja CIC, que son muy sensibles a los cambios de pH y CE (perlita, arena y
lana de roca) meq/100 g).
Sistemas que utilizan un sustrato con baja retención de agua y elevada aireación
(grava, arena, etc.) de modo que requiere de riegos muy frecuentes con solución
nutritiva. Sistemas convencionales, con sustratos que tiene una alta capacidad de
retención de agua (perlita, lana de roca, etc.) que requiere riegos puntuales según
las exigencias del cultivo, con el fin de lograr la mejor relación agua/aire (Beltrano y
Giménez, 2015).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
15
2.2.3 Solución nutritiva
La Solución Nutritiva (SN) es una solución de agua con fertilizantes, donde
los nutrimentos se encuentran en la forma química, la concentración iónica y en las
proporciones adecuadas para ser aprovechadas por las plantas con el objetivo de
que logren un crecimiento y desarrollo óptimo (Steiner, 1961) Holanda, fue pionero
en la nutrición de cultivos intensivos al proponer el concepto de Solución Nutritiva
Universal, donde expuso que la composición química de una solución nutritiva está
determinada por las proporciones relativas de aniones (NO3, H2PO4- y SO4
2-) y
cationes (K+, Ca2+ y Mg2+), así como la concentración total de iones y el pH. Este
concepto de solución nutritiva se propuso originalmente para sistemas hidropónicos
o cultivos sin suelo, pero actualmente aplica para cultivos establecidos en suelo
(Steiner, 1961).
El pH de la SN se determina por la concentración de los ácidos y de las bases.
El pH apropiado de la SN para el desarrollo de los cultivos se encuentra entre los
valores 5.5 y 6.5; sin embargo, el pH de la SN no es estático, ya que depende del
CO2 en el ambiente, de que la SN se encuentre en un contenedor cubierto o
descubierto, del ritmo de absorción nutrimental, de la fuente nitrogenada utilizada,
etc. (Preciado et al., 2006).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
16
2.2.4 Sustratos
El término “sustrato”, se refiere a todo material sólido diferente del suelo que
puede ser natural o sintético, mineral u orgánico y que colocado en contenedor de
forma pura o mezclado, permite el anclaje de las plantas a través de su sistema
radicular; el sustrato puede intervenir o no en el proceso de nutrición de la planta
allí ubicada (Pastor, 1999).
Los materiales que sirven de sustrato para el cultivo sin tierra pueden ser de
origen diverso:
a) Orgánicos, como la cascarilla de arroz, la viruta, el aserrín de madera, la cáscara
de coco, etc.
b) Naturales, destacando la grava, arena, piedra pómez, carbón mineral, piedra
volcánica (como el basalto), perlita, vermiculita, ladrillo triturado o lana de roca;
éstas son unas combinaciones de roca basáltica y roca calcárea fundidas y puestas
en un disco giratorio para obtener sólidos fibrosos, que son el sustrato.
c) Sintéticos, como el hule espuma, el “tecnosport” y los pelets o esponjas de
polipropileno (trozos de plástico), poliuretano, poliestireno, polietileno, etc.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
17
2.3 La biofortificación de cultivos
La agricultura moderna ha tenido un gran éxito para satisfacer las
necesidades energéticas de las poblaciones pobres de los países en desarrollo. En
los últimos 40 años, la investigación agrícola en los países en desarrollo ha
respondido al desafío de Malthus al colocar el aumento de la producción en su
centro (Nestel et al., 2006). Sin embargo, la agricultura ahora debe enfocarse en un
nuevo paradigma que no solo produzca más alimentos, sino que también entregue
alimentos de mejor calidad (White y Broadley, 2009). A través de la biofortificación
se pueden lograr dichos objetivos ya que es un proceso mediante el cual se
incrementa la concentración de elementos esenciales en la parte comestible en los
productos cosechados mediante intervención agronómica o mejoramiento genético
(fitomejoramiento) (White y Broadley, 2005), mejorando así el contenido nutricional
de los alimentos básicos que la gente pobre ya come, proporcionando un medio
barato, rentable, sostenibles y a largo plazo para suministrar más micronutrientes a
los pobres (Nestel et al., 2006). Este enfoque no solo reducirá el número de
personas gravemente desnutridas personas que requieren tratamiento mediante
intervenciones complementarias, pero también les ayudará a mantener un mejor
estado nutricional. Además, la biofortificación proporciona un medio factible de
II. REVISIÓN DE LITERATURA
18
llegar a las poblaciones rurales desnutridas que pueden tener acceso limitado a
alimentos fortificados comercializados y suplementos (Bouis et al., 2011).
2.4 Selenio
2.4.1 Generalidades del selenio
El Selenio (Se) es un no metal, que fuera descrito en un residuo de ácido
sulfúrico descubierto por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius en 1817
(Manzanares, 2007; Cañarí, 2011). Es un elemento mineral natural distribuido
ampliamente en la superficie de la tierra en la mayoría de las rocas y suelos en
forma pura existe, en forma de cristales hexagonales de color gris metálico a negro,
pero en la naturaleza generalmente esta combinado con sulfuro o con minerales de
plata, cobre, plomo y níquel (Terry et al., 2000; Mateja y Vekoslava, 2007).
Él Se es un elemento químico del grupo 16, encontrándose justo abajo del
azufre en la tabla periódica, dándole así propiedades químicas similares a este
último elemento (Terry et al., 2000). Él Se, al igual que el S, tiene varios estados de
oxidación como selenuro (Se2-), selenio elemental (Se0), selenito (Se4+) y selenato
(Se6+). Las formas oxidadas del selenio (Se4+ y Se6+) son absorbidas por las plantas
debido a su alta solubilidad, mientras que el Se0 y el Se2- son insolubles, por lo cual
II. REVISIÓN DE LITERATURA
19
difícilmente son absorbidas por las plantas (Broadley et al., 2006; Becvort et al.,
2012).
El selenio (Se) es un oligoelemento esencial que puede funcionar como un
nutriente esencial para los seres humanos, plantas y animales o como un medio
tóxico, que se encuentra en todas las células y tejidos, requiriéndose en pequeñas
cantidades y es necesario para el crecimiento y la fertilidad (Rodríguez et al., 2011).
Se considera un microelemento importante, siendo que existe en pequeñas
cantidades en todos los seres vivos y aunque es un nutriente traza esencial
importante para los seres humanos y en la mayoría de los animales como un
antioxidante, puede presentar toxicidad, que se produce a altas concentraciones
debido a la sustitución de azufre con selenio en los aminoácidos resultando en el
plegamiento incorrecto de las proteínas y enzimas que en consecuencia son no
funcionales (Fan et al., 2002; Shardendu et al., 2003).
2.4.2 Selenio en las plantas
El selenio es un elemento que no aparece en los listados de elementos
esenciales para las plantas y no se considera en los análisis de suelos, aguas y
tejidos vegetales, (López et al., 2015). Aunque en el papel se ha considerado que
II. REVISIÓN DE LITERATURA
20
es beneficioso siendo capaces de acumular grandes cantidades del elemento en
sus tejidos (Terry et al., 2000).
El selenio ejerce un efecto positivo en la capacidad antioxidante en las
plantas, actuando más efectivamente este elemento en forma de selenito que en
forma de selenato (Cartes et al., 2005). La captación y acumulación de selenio por
las plantas es determinado por la forma química y la concentración, los factores del
suelo tales como el pH, la salinidad y el contenido de CaCO3, la identidad y la
concentración de iones competitivos, y la capacidad de la planta para absorber y
metabolizar selenio (Ortuño et al., 1996). El selenio y el azufre son nutrientes con
propiedades químicos muy similar por lo tanto su absorción, asimilación y transporte
proceden a través de las membranas celulares (White et al., 2004).
El selenio puede aumentar la tolerancia de las plantas al estrés oxidativo
inducido por los rayos ultravioleta, retraso senescencia, y promover el crecimiento
de plántulas agrias (Mateja et al., 2007). Recientemente se ha demostrado que el
selenio tiene la capacidad de regular el estado del agua de las plantas bajo
condiciones de sequía (Kuznetsov et al., 2003). El estrés de la senescencia se debe
en parte a una mayor actividad antioxidante que se asocia con un aumento de la
actividad glutathi one peroxidase (GSH-Px). A pesar de que algunos estudios han
evaluado el efecto de la dureza, la temperatura, el pH y otros parámetros sobre la
II. REVISIÓN DE LITERATURA
21
toxicidad del selenio, el sulfato tal vez haya sido el más ampliamente estudiado en
relación con la absorción de selenio y la toxicidad en organismos acuáticos y
terrestres (Mateja et al., 2007).
2.4.3 Selenio y la salud humana
Dentro de los micronutrientes, él Selenio es definido como un micromineral
no volátil, y este cumple con numerosas funciones biológicas, las cuáles han sido
ampliamente reconocidas y estudiadas (Forceville, 2001).
Desde la década de los 70, los esfuerzos en ensayos clínicos con selenio en
diferentes centros aplicados a la salud y nutrición humana descubrieron la
importancia de la ingesta de Selenio (Hernández y Ríos, 2009) y así fue descrita en
1973, con el descubrimiento de la denominada Miocardiopatía de Keshan como una
entidad secundaria a deficiencia endémica de Selenio en ciertas áreas geográficas
de la China. Así el selenio se ha considerado como elemento esencial en la dieta
humana, principalmente en la prevención de muchas enfermedades que no tienen
cura definitiva, entre las que se destacan; cáncer, virus de la inmunodeficiencia
humana (HIV) y complicaciones cardiovasculares (Hernández y Ríos, 2009).
Actualmente es ampliamente conocido que el Selenio es un elemento esencial en
II. REVISIÓN DE LITERATURA
22
pequeñas cantidades, comportándose como tóxico cuando es administrado en altas
dosis (Manzanares, 2007).
El selenio es de gran importancia para la salud humana como un componente
de selenoproteínas, que desempeñan funciones estructurales y enzimáticas
(Rayman, 2002). El rol biológico más trascendente que actualmente se le atribuye
al Selenio es su reconocido poder antioxidante, el cuál es secundario a las
denominadas selenoenzimas (Manzanares, 2007) y catalizador para la producción
de la hormona tiroidea activa (Thomson et al., 2005). Existe evidencia creciente de
que la deficiencia de selenio puede causar efectos adversos a la salud y además
que su aumento como componente nutricional puede otorgar protección adicional
contra las enfermedades (Combs, 2001). Las selenoproteínas están involucradas
en muchos aspectos del metabolismo celular, entre veinte y uno otros la enzima
glutatión peroxidasa (GPX) contiene como componente fundamental al selenio y es
esencial para proteger a las células y tejidos del daño autooxidativo debido a la
producción de radicales libres (Arthur, 2003).
Por otra parte, la deficiencia de selenio tiene un efecto adverso sobre la
inmunocompetencia, existiendo evidencia de que la suplementación con selenio
mejora la respuesta inmune en humanos. La deficiencia de selenio está asociada
con estados de ánimo negativos. Igualmente cada vez hay más evidencias de que
II. REVISIÓN DE LITERATURA
23
niveles de ingesta de selenio superiores a 300 µg por persona (Combs, 2001) se
encuentran asociados con la reducción de riesgo de cáncer (Whanger, 2004;
Jackson et al., 2004; Rayman, 2005), específicamente en el de hígado, próstata,
colo-rectal y de pulmón (Rayman, 2005), así como la disminución de la incidencia
de enfermedades cardiovasculares (Céspedes y Cabrera, 2000), disminución del
estrés oxidativo, aumento de la fertilidad y de la función inmune (Broadley et al.,
2006).
2.5 Potencial nutracéutico
2.5.1 Nutracéuticos
Los nutracéuticos son productos basados en ingredientes procedentes de la
propia naturaleza (animales, plantas o minerales) y se caracterizan por ser ricos en
determinados nutrientes, lo cual determina su incidencia en la nutrición y en nuestra
salud. Son productos atractivos por su origen natural, puesto que se encuentran en
la forma más biodisponible y generalmente pueden ser administrados a largo plazo,
sin riesgos de efectos colaterales (Pérez, 2010).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
24
Los alimentos nutracéuticos se dividen en tres grupos: Nutrientes: azúcares
y grasas. Compuestos químicos: fibras, antioxidantes, carotenos, ácidos grasos,
Omega 3. Probióticos: microorganismos benéficos (lácteos) (Neff, J., and Holman,
J. 1997; Pérez, 2010).
Algunas funciones de acción biológica en el organismo en las que
intervienen son: evitar el estrés oxidativo, regular la función genética, realizar
modulación hormonal e inmune y participar en el metabolismo carcinogénico y en la
ruta metabólica mediante la inducción de enzimas (Waliszewski and Blasco, 2010).
2.5.2 Los antioxidantes y la salud
Los antioxidantes (AA) son compuestos capaces de inhibir o retardar la
oxidación, mediante la “captación” de radicales libres; también estabilizan
hidroperóxidos o inactivan el oxígeno singulete, son unas sustancias existentes en
determinados alimentos que nos protegen frente a los radicales libres, causantes
de los procesos de envejecimiento y de algunas otras enfermedades (Luna y
Delgado, 2014), la mayor parte de las principales enfermedades que provocan la
muerte de las personas o deterioran su calidad de vida están provocadas por
II. REVISIÓN DE LITERATURA
25
radicales libres, cada célula del cuerpo padece unos 10 mil impactos de radicales
libres al día (Youngson, 2004).
El daño oxidativo puede ser prevenido por moléculas antioxidantes, al ser
estas un conjunto de moléculas reconocidas por su capacidad para neutralizar los
radicales libres; estas sustancias han surgido como una alternativa para combatir
las deficiencias asociadas al estrés oxidativo, tales como enfermedades
cardiovasculares, reumáticas y el envejecimiento (González et al., 2000).
Existen evidencias epidemiológicas que sugieren que el consumo regular de
vegetales y frutas trae consigo numerosos beneficios a la salud; entre ellos, se
encuentran la reducción de riesgos por contraer enfermedades de tipo cancerígeno,
estimulación del sistema inmune, mejora en el metabolismo del colesterol,
propiedades antivirales y antimicrobianas, entre otros (Ortega et al., 2004).
Particularmente, compuestos como polifenoles, vitamina C, Vitamina E, β- caroteno
y otros carotenoides son reportados como antimutágenos, anticarcinógenos y son
referidos como vitaminas “antioxidantes”. Específicamente, el β-caroteno, es
considerado como la provitamina A; se conoce que inhibe el daño celular a nivel de
ADN causado por especies reactivas al oxígeno y radicales libres, los cuales pueden
dar lugar a enfermedades de tipo crónico degenerativas (Brecht et al., 2004). El ser
humano está protegido del estrés oxidativo gracias a la acción de estas sustancias
antioxidantes que poseen diferentes funciones (Zapata et al., 2007).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
26
2.5.3 Los antioxidantes en las plantas
Los antioxidantes son compuestos que permiten la vida celular en un
ambiente oxidante y son los responsables de la eliminación de los radicales libres
los cuales se producen, de forma natural, en los sitios de actividad energética celular
(Benavides et al., 2002), son agentes reductores de los compuestos oxidantes que
dañan a los componentes celulares, protegiendo así células importantes (Koolman
y Rohm, 2004).
Los organismos poseen numerosos sistemas de defensa antioxidantes
regulables, enzimáticos (superóxido dismutasa, catalasa, GSH peroxidasa, quinona
reductasa y hemoxigenasa) y no enzimáticos (selenio, zinc, ácido ascórbico, α-
tocoferol y carotenoides) que son los encargados de evitar estos factores (Murillo et
al., 2007). Estas respuestas de defensa se desencadenan por factores bióticos tales
como patógenos, plagas y simbiontes o por factores abióticos como alta o baja
temperatura, radiación, salinidad, entre otros y no necesariamente en condiciones
que originan estrés (Benavides et al., 2002).
II. REVISIÓN DE LITERATURA
27
2.5.4 Compuestos fenólicos
Los compuestos fenólicos tienen su origen en el mundo vegetal. Son unos de
los principales metabolitos secundarios de las plantas y su presencia en el reino
animal se debe a la ingestión de éstas. Poseen diferentes estructuras químicas y
actividad, englobando más de 8 mil compuestos distintos (Gimeno, 2004).
Los compuestos fenólicos son metabolitos esenciales para el crecimiento y
reproducción de las plantas y actúan como agentes protectores frente a patógenos,
siendo secretados como mecanismo de defensa a condiciones de estrés, tales
como infecciones, radiaciones UV, entre otros. las plantas presentan un gran
número componentes fenólicos tales como flavanoles, flavonoles, chalconas,
flavonas, flavanonas, isoflavonas, taninos, estilbenos, curcuminoides, ácidos
fenólicos, coumarinas, lignanos, etc. (Muñoz et al., 2007).
Los compuestos fenólicos poseen propiedades antioxidantes,
antiinflamatorios, antitromboticas, antimicrobianas, antialérgicas, antitumorales y
antiasmáticas. De todos los compuestos fenólicos, el grupo de los flavonoides es el
más extendido en la naturaleza y dentro de ellos, los flavonoles son los que poseen
una mayor actividad antioxidante (Martínez et al., 2002). Estudios epidemiológicos
han demostrado que una ingestión rica en flavonoides se correlaciona con un menor
riesgo de enfermedad cardiovascular, ya que hay una disminución de la oxidación
II. REVISIÓN DE LITERATURA
28
de las lipoproteínas de baja densidad (LDL), disminución del proceso inflamatorio
en la placa de ateroma e inhibición de la agregación plaquetaria (Gimeno, 2004).
Los flavonoides se encuentran en productos que son consumidos en la dieta
humana de forma habitual tales como frutas, verduras y semillas, así como en
bebidas como té verde, te negro, cerveza y vino (Russoa y Speranza, 2006).
2.5.5 Licopeno
Las frutas y hortalizas son una rica fuente de carotenoides que proporcionan
beneficios para la salud debido a que disminuyen el riesgo de varias enfermedades,
en particular, ciertos tipos de cáncer y enfermedades cardiovasculares y oculares,
lo cual está corroborado por una extensa observación epidemiológica (Vítale et al.,
2010). Los carotenoides que han sido más estudiados en este sentido son β-
caroteno, licopeno. Ambos, el licopeno y el β caroteno son importantes
antioxidantes de defensa en contra de la peroxidación lipídica en las células
(Agarwal et al., 2005). La rápida y elevada cantidad de evidencias experimentales
ha determinado que una dieta que contenga tomate o productos derivados del
mismo, causa disminución de varios tipos de cáncer (Vítale et al., 2010).
El licopeno es un carotenoide que se encuentra pigmentos en 600 y la
naturaleza de la 25 que se encuentra en el plasma y los tejidos. Caracterizado por
II. REVISIÓN DE LITERATURA
29
una estructura simétrica y a cíclico está constituido únicamente por átomos de
carbono e hidrógeno, que contiene 11 dobles enlaces conjugados y 2 enlaces no
conjugados. Su estructura es responsable del color rojo-naranja de frutas y verduras
en el que opera (Khachik et al., 2012). El tomate es una fuente importante de
licopeno además de otros carotenoides como el β caroteno, el licopeno es un
carotenoide sin actividad de provitamina A, pero un potente antioxidante, y esta
función posiblemente asociado con un menor riesgo de desarrollar cáncer y ciertas
enfermedades crónicas (Moritz y Cardoso, 2006).
La cantidad de licopeno en frutas y verduras varía en función de la
temporada, la etapa de madurez, variedad, efecto climático y geográfico, manejo
pos cosecha y almacenamiento; en general, más rojiza es la comida, cuanto mayor
es la concentración de licopeno (Moritz y Cardoso, 2006). En variedades comunes
de tomate, la concentración de licopeno es de 3 a 12.2 mg 100 g-1 de fruta madura
(Arias et al., 2000).
30
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Localización del experimento
El presente trabajo se realizó durante el ciclo primavera- verano del 2018,
durante los meses de marzo a julio, en un invernadero del Instituto Tecnológico de
Torreón (ITT), localizado entre las coordenadas 25°36´37´´Norte y 103°22´33´´
Oeste, a una altitud de 1150 msnm. Ubicado en el km. 7.5 de la antigua Carretera
Torreón-San Pedro, Municipio de Torreón, Coahuila, México (figura 3.1).
Figura 3. 1. Localización del invernadero del ITT donde se realizó el experimento
III. MATERIALES Y MÉTODOS
31
3.2 Condiciones del invernadero
La forma del invernadero es de dos aguas, de estructura metálica, cubierta
con material plástico transparente, permitiendo a si la entrada de la luz
uniformemente, a los costados cuenta con malla antiafido y una cortina de
polietileno móviles que funcionan en temporadas frías para conservar el calor
generado en el día, cuenta también con un termómetro que mide las temperaturas
mínimas y máximas, un extractor de aire para los meses más calurosos para
amortiguar las altas temperaturas.
3.3 Material vegetal
El material vegetal que se utilizó para este trabajo fueron plantas de tomate
saladette proporcionadas por la empresa AGRODESA LAGUNA S.A DE C.V.,
hibrido Sahel de la empresa Syngenta.
III. MATERIALES Y MÉTODOS
32
3.4 Trasplante y sustrato
Se utilizaron macetas de plástico con capacidad de 15 L., mismas que fueron
rellenadas con sustrato utilizando una mezcla de arena y perlita en una proporción
80:20, respectivamente (figura 3.2). La arena fue lavada y esterilizada con una
solución de hipoclorito de sodio al 5% dejándola reposar por 24 horas posterior a
eso se le dio un lavado con agua.
El trasplante se realizó a los 47 días después de la siembra, al presentar las
plántulas 6 hojas verdaderas (figura 3.3).
Figura 3. 2. Preparación del sustrato utilizado
III. MATERIALES Y MÉTODOS
33
Figura 3. 3. Trasplante de plántulas de tomate saladette
3.5. Manejo del cultivo
3.5.1 Poda
Las plantas fueron podadas a una sola guía, eliminando las yemas axilares
(chupones) regularmente cada semana (figura 3.4). Además, hubo podas de hojas
senescentes para mejorar la aireación y penetración de luz en la parte inferior de
las plantas.
Figura 3. 4. Poda de brotes axilares en plantas de tomate
III. MATERIALES Y MÉTODOS
34
3.5.2 Tutoreo
Se utilizó rafia agrícola de polipropileno calibre 1200 m/kg con el fin de
mantener las plantas erguidas. Las plantas fueron amarradas con rafia al alambre
que se tendió a una altura de 2,10 m. sujetada a la estructura del invernadero (figura
3.5).
Figura 3. 5. Tutoreo de plantas de tomate
3.6 Tratamientos evaluados
Los tratamientos utilizados fueron cinco concentraciones crecientes de
selenio; 0, 2, 4, 6 y 8 mg L-1 (Puccinelli et al., 2017), usando como fuente selenito
de sodio anhidro grado reactivo (Na2SeO3 Sigma-Aldrich, 95% de pureza).
III. MATERIALES Y MÉTODOS
35
3.7 Nutrición del cultivo
Se realizó un análisis químico de agua en el laboratorio de análisis físicos y
microbiológicos de suelo agua y planta de la Comarca Lagunera para determinar
las cantidades y tipos de fertilizantes que se usaron para la preparación de la
solución nutritiva. De acuerdo al análisis se hicieron los ajustes necesarios para que
la solución nutritiva tuviera un adecuado pH, contenido de sales, presión osmótica
y balance entre los iones y cationes como se muestra en el siguiente Cuadro 3.1.
Cuadro 3.1. Análisis químico de agua
Unidades ppm Parámetros **
pH Conductividad eléctrica Calcio Magnesio Sodio Potasio RAS Carbonatos
dmSm-1
me L-1 me L-1 me L-1 me L-1 (me L-1) ½ me L-1
7.54 1.20 6.89 138.08 0.82 9.97 3.48 80.04 0.01 0.39 1.77
6.5-8.5 5.0
200 ppm 125 ppm 200 ppm
Bicarbonatos Cloruros
me L-1 me L-1
113.49
250 ppm
Sulfatos me L-1 362.63 400 ppm Nitratos ppm 10 ppm Ras ajustado Clasificación Dureza total Alcalinidad total Solidos solubles Fierro Cobre Zinc
(me L-1) ½
mg/l mg/l
mg/l
ppm ppm ppm
3.44 C3S1 385.5 91.0 1267.0 0.01 N.D N.D
500 ppm 400 ppm
1000 ppm
0.30 ppm 2.0 ppm 5.0 ppm
III. MATERIALES Y MÉTODOS
36
Manganeso ppm N.D 0.15 ppm
Máximos y mínimos por SSA norma oficial Mexicana: NOM-127-SSA 1-1994 *
Clasificación de acuerdo al diagrama para clasificación de aguas de riego del
departamento de agricultura de los Estados Unidos (C3S1).
Se aplicó solución nutritiva Steiner en base a estos fertilizantes, MKP,
CaNO3, MgNO3 y KNO3 desde el momento del trasplante por un periodo de 15 días
a razón de 250 mL de solución diarias por maceta, esto con la finalidad de que las
plantas se aclimataran y emitieran raíces.
Los riegos aplicados a lo largo del experimento estuvieron en función de la
demanda de agua del cultivo por etapa fenológica y considerando los factores
climáticos presentados durante el experimento, los riegos se aplicaron desde el
momento del trasplante por un periodo de 15 días a razón de 250 mL de solución
diarias por maceta, llegándose a aplicar hasta 3 L dia-1. A los 15 ddt se iniciaron los
tratamientos al aplicar el selenio adicionándolo a la solución nutritiva, las
aplicaciones se realizaron cada 15 días.
III. MATERIALES Y MÉTODOS
37
3.8 Control de plagas y enfermedades
Entre las plagas que incidieron en el tomate están mosca blanca y trips.
Enfermedades como alternaría, utilizando productos para el control de dichos
agentes detallados en el Cuadro 3.2.
Cuadro 3. 2. Aplicaciones de productos fitosanitarios para el control de plagas y enfermedades Producto Ingrediente
activo Dosis Plaga Frecuencia de
aplicación
Extracto de ajo
Ajo 100 g L-1 agua Bemisia tabaci Intervalo de 8 días.
Muralla Max
Betacyflutrin
+ Imidacloprid
25 mL 100 L-1
agua
Bemisia tabaci, Frankliniella occidentalis
Una sola aplicación
Oxicloruro de cobre
2g L-1 agua Alternaría solani Una sola aplicación
III. MATERIALES Y MÉTODOS
38
3.9 Variables evaluadas
3.9.1 Rendimiento
3.9.1.1 Rendimiento y sus componentes
Se cosecharon los frutos de tomate en un estado de madurez 30 y 50 %. El
total de número de frutos fueron todos aquellos contabilizados de cada planta (se
evaluó hasta el cuarto racimo). Se utilizó una balanza analítica de la marca ADAM
con capacidad de 450 g determinando el peso de los frutos. Los resultados fueron
expresados en g.
3.9.2 Variables agronómicas y calidad de fruto
3.9.2.1 Altura en planta y diámetro de tallo
La medición de altura de planta se realizó al final del ciclo del cultivo; con la
ayuda de una cinta métrica, los datos obtenidos fueron expresados en centímetros
(cm).
Para el diámetro de tallo se utilizó un vernier digital marca Truper modelo
14388 y se expresaron en milímetros (mm).
III. MATERIALES Y MÉTODOS
39
3.9.2.2 Diámetro polar y ecuatorial del fruto
Los diámetros longitudinal y transversal se obtuvieron de los frutos, para ello
se utilizó un vernier digital marca Truper modelo 14388 y se expresaron en
milímetros (mm).
3.9.2.3 Firmeza
A cada fruto se le determino la firmeza con un penetrómetro (Fruit Hardness
Tester FHT200). Se tomaron 2 frutos de cada tratamiento y por repetición. Los frutos
se colocaron en una mesa para ser apoyados contra una superficie dura y fija en el
momento de efectuar la medición, de manera que se aplicara correctamente la
presión con el penetrómetro, esto se repitió dos veces en cada fruto, los resultados
se expresaron en newton (N).
III. MATERIALES Y MÉTODOS
40
3.9.2.4 Sólidos solubles totales de frutos
Para los frutos colectados en base a la clasificación “rojo” se midió la cantidad
de sólidos solubles totales (SST). Se perforó cuidadosamente cada fruto para
obtener una gota de jugo el cual se colocó en un refractómetro manual (Master
Refractometer Automatic Atago) debidamente calibrado, se cerró la tapa
suavemente de manera que la muestra cubriera completamente la superficie del
prisma, se observó a través de la mirilla y se tomó la lectura en la intersección de
los dos campos, los valores se reportaron en °Brix.
3.9.2.5 Acidez titulable
La acidez titulable se determinó de acuerdo con la metodología propuesta
por la AOAC (Anónimo, 1990) con 10 g de pulpa que fue neutralizada con NaOH
(J.T. Baker, E.U.A.) 0,1 N. Se utilizó fenolftaleína al 1% como indicador. El cálculo
de ésta variable se realizó mediante la ecuación:
% de ácido= mL NaOH x N x meq Ac x V x 100
Peso de la muestra alícuota
Donde:
N= normalidad de NaOH.
V= volumen total (mL del extracto después de homogeneizar).
III. MATERIALES Y MÉTODOS
41
Meq Ac= miliequivalentes del ácido que se encuentra en mayor proporción.
Los resultados se reportaron en porcentaje de ácido cítrico.
3.9.3 Muestreo y análisis nutricional foliar
Para el muestreo se tomaron hojas completamente desarrolladas sin ningún
daño de la planta en la parte media durante la etapa de floración del cultivo. Las
hojas fueron secadas a la estufa a 70 °C en papel estraza y posteriormente se
maceraron en un mortero, los análisis se realizaron en el laboratorio de Fisiología y
Nutrición vegetal del centro de investigación en alimentación y desarrollo, A. C.
Unidad Delicias, Chihuahua. Se cuantificaron K, Ca, Mg, Fe, Zn, Mn y Ni en el
espectrofotómetro de absorción atómica excepto N y P.
3.9.3.1 Contenido de nitrógeno y fosforo
El nitrógeno fue cuantificado por el método de Kjeldahl (AOAC 1980). Para
realizar esta prueba se desarrolló lo siguiente:
Digestión: Se pesaron 0.500 g de fruto seco, previamente macerado en un
matraz bola cuidando que la muestra no se pegara a las paredes del matraz,
III. MATERIALES Y MÉTODOS
42
posteriormente se añadieron 20 mL de H2SO4 y se sometió la muestra a una
digestión en el aparato de micro destilador Kjeldahl bajo una campana de
extracción, la digestión se terminaba al tornarse la muestra en un color azul-verde
claro.
Destilación: Se prendió el micro destilador, ajustando la velocidad de
destilación a 5 mL por minuto, al mismo tiempo que se abre la llave de agua para
tener H2O circulando por el refrigerante. Se agregó la muestra a la cámara de
ebullición por medio de un embudo, colocando un frasco Erlenmeyer con 30 mL de
ácido bórico y dos gotas de indicador bajo la salida de destilación, se añadieron 10
mL de la solución de NaOH a la cámara de ebullición lentamente. La prueba exige
recuperar 60 mL de destilado lista para titular.
Titulación: El destilado se tituló con H2SO4 (0.041 N) finalizando hasta que la
muestra se tornara en un color violeta, comparando cada muestra con el blanco de
la prueba. Se finalizó con los cálculos; cada equivalente del H2SO4 usado
corresponde a un equivalente de NH3 o a un equivalente de N en la muestra original.
El peso del N en mg está dado por miliequivalentes del ácido x 14 (el peso
equivalente del N).
Cuantificación de fosforo
III. MATERIALES Y MÉTODOS
43
El fosforo se cuantifico por el método colorimétrico del reactivo ácido
aminonaftol sulfónico ANSA (Harris y Popat 1954). Se utilizaron las digestiones
elaboradas previamente para la cuantificación de los minerales (K, Ca, Mg, Fe, Zn).
Posteriormente se tomó una alícuota de 1 mL con una micro pipeta de la solución
de ceniza que contenía 0.01–0.2 mg de fósforo mL-1, se añadieron 5 mL de
molibdato de amonio, y 2 mL de ANSA, se mezcló para combinar todos los reactivos.
La lectura se realizó en un espectrofotómetro UV-visible (Genesys 10S Thermo
Scientific), después de 20 minutos, a una longitud de onda de 640 nm. Con el dato
obtenido se buscó la concentración parcial de fósforo por medio de la curva estándar
y se ajustó este valor con la cantidad de muestra que se pesó.
3.10 Cuantificación de selenio en frutos
El análisis de selenio se determinó por el método de Zasoski and Burau,
(1977). Frutos de cada planta se utilizaron como muestras. El contenido total de Se
fue determinado en una sub-muestra de los frutos molidos secados en horno totales
después de la digestión con ácidos nítrico y perclórico y la reducción con ácido
clorhídrico. Las digestiones se analizaron mediante espectrofotometría de absorción
atómica de generación de hidruros (Varian VGA 77). Los tubos de vidrio que
contenían los reactivos químicos se utilizaron como blanco para los controles de
III. MATERIALES Y MÉTODOS
44
calidad analítica con el fin de controlar constantemente la contaminación de Se en
la cubierta química. Los resultados fueron reportados en µg/kg-1 de peso seco.
3.11 Análisis de compuestos nutracéuticos
3.11.1 Capacidad antioxidante
Obtención de extractos
Se mezclaron 2 g de muestra en 10 mL de metanol al 80% en tubos de
plástico con tapa de rosca, los cuales fueron colocados en agitador rotatorio (ATR
Inc., EEUU) durante 4h a 20 rpm a 5°C los tubos fueron centrifugados luego a 3000
rpm durante 5 min, y el sobrenadante fue extraído para su análisis.
3.11.1.1 Capacidad antioxidante equivalente en trolox.
Capacidad antioxidante se determinó con el método in vitro DPPH+ (Brand-
Williams et al., 1995). Para lo cual, se preparó una solución de DPPH+ (Aldrich, St.
Louis, Missouri, EU) en etanol, ajustando la absorbancia de la solución a 1,100 ±
0,010 a una longitud de onda de 515 nm. Para la determinación de la capacidad
antioxidante se mezclaron 50 µL de muestra y 1950 µL de solución DPPH+, y
III. MATERIALES Y MÉTODOS
45
después de 30 min de reacción se leyó la absorbancia de la mezcla a 517 nm en un
espectrofotómetro UV (Genesys 10). Las lecturas se tomaron por triplicado y como
blanco se utilizó etanol. Se preparó una curva estándar con Trolox (Aldrich, St.
Louis, Missouri, EU), y los resultados se reportan como capacidad antioxidante
equivalente en µM equivalente en Trolox por 100 g en base peso fresco (m equiv
Trolox•100 gm-1 PF).
3.11.2 Contenido de fenólicos totales
Compuestos fenólicos totales se midio usando una modificación del método
de Folin-Ciocalteu (Singleton et al., 1999). 30 μL de extracto se mezclaron con 270
μl de agua destilada en un tubo de ensayo, para luego añadir 1,5 mL de reactivo de
Folin-Ciocalteu (Sigma-Aldrich, St Louis MO, EE.UU.) diluido (1:15) y se agitó con
vortex durante 10 s. Después de 5 min se añadió 1,2 ml de carbonato de sodio (7,5
% w / v) y se agitó durante 10 s. La solución se colocó en baño de agua a 45 ºC
durante 15 min, y después se dejó enfriar a temperatura ambiente. La absorbancia
de la solución se leyó a 765 nm en un espectrofotómetro UV (Genesys 10). Para
calcular el contenido fenólico se realizó una curva de calibración utilizando ácido
gálico como estándar, y los resultados se registraron en mg de equivalente de ácido
gálico por 100 g en base a peso fresco (mg AGE/100 g PF).
III. MATERIALES Y MÉTODOS
46
3.11.3 Flavonoides
Contenido de flavonoides totales se utilizó la técnica descrita por Lamaison y
Carnet (1990), tomando una alícuota de 250 μL del sobrenadante del extracto
etanólico para luego agregar 1.25 mL de agua destilada y 75 μL de NaNO2 al 5 %
agitando en vortex la mezcla y dejando reaccionar por 5 min. Posteriormente se
agregaron 150 μL AlCl·H2O al 10 % agitando en vortex la mezcla dejando
reaccionar por 6 min. Luego se agregaron 500 μL NaOH 1 M y 275 μL agua,
agitando en vortex. La absorbancia se leyó en un espectrofotómetro UV (Genesys
10) a una longitud de onda 510 nm. Para la cuantificación de la concentración se
realizó una curva patrón (y = 0.0122x-0.0067; r2 = 0.9653) preparada con
quercetina. Los resultados fueron expresados en mg equivalentes de quercetina
(QE) por 100 g en base al peso fresco (mg QE/100 g-1 PF).
3.11.4 Licopeno
Se determinó por el método us/vis de Garcia–Osorio et al., (2016). Para el
cual se pesó 1 g de muestra, que se molió en un mortero, agregando poco a poco
10 ml de solución hexano; acetona: etanol (50;25;25, la mezcla se colocó en un
matraz de 125 mL cubierto con aluminio para evitar la fotoxidación. Se puso en una
plancha por 15 minutos a 6 stir, son la finalidad de romper las membranas y extraer
la mayor mezcla de licopeno posible. Después se le agrego 1.5 mL de agua
III. MATERIALES Y MÉTODOS
47
destilada con la finalidad de separar las faces, se agito 5 minutos. Transfiriendo la
fase orgánica (licopeno) en tubos de 10 mL (cubiertos con aluminio), al residuo se
le agrego otros 10 mL de hexano: acetona: etanol, se regresa al matraz y se agüita
nuevamente por 15 minutos a 6 stir con la finalidad de extraer el mayor contenido
de licopeno posible. Se agregan 1.5 mL de agua destilada y agitar 5 minutos. Se
transfiere a la fase orgánica al frasco de recolección (mezclando con la recolección
previa). Se midió el volumen total obtenido y se midió la absorbancia a 473 nm. Los
resultados se expresaron en mg kg-1 de peso seco.
3.12 Diseño experimental
Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con cinco
tratamientos y seis repeticiones por tratamiento, con un total de 30 unidades
experimentales (cada maceta considerada como unidad experimental).
3.13 Análisis estadístico
Los resultados obtenidos fueron analizados mediante análisis de varianza y la
comparación de medias con la prueba de Tukey (P≤0.5) utilizando el paquete
estadístico SAS versión 9.0 (Statical Analysis System Institute).
48
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Rendimiento y sus componentes
El análisis de varianza del rendimiento y sus componentes no mostro
diferencia significativa (P>0.05) por efecto de las distintas concentraciones de Se
evaluadas, sin embargo, se puede observar que concentraciones altas (6 y 8 mg L-
1) se disminuye el peso de los frutos en un 12.3% respecto al testigo (Cuadro 4.1).
Cuadro 4. 1. Valores promedio del rendimiento y sus componentes por efecto de la aplicación de Selenio en diferentes concentraciones en la solución nutritiva.
Selenio
mg L-1
Numero de frutos
por planta -1
Peso de
fruto g
Rendimiento
g planta-1
Rendimiento
kg m2
0 11.2 72.75 720.5 2.882
2 11.0 72.18 726.7 2.906
4 11.8 76.98 754.4 3.017
6 11.6 58.86 631.4 2.525
8 12.0 58.03 631.3 2.525
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
49
El rendimiento de un cultivo está determinado por la capacidad de acumular
materia seca en los órganos destinados a la cosecha, siendo el número de frutos y
peso de frutos los principales componentes del rendimiento (Casierra-Posada et al.,
2007). Nuestros resultados coinciden con White et al. (2004) quienes indican que el
tomate es una especie no acumuladora de selenio, por lo que se espera que a
concentraciones altas (10 mg Se kg-1 de suelo) causen una disminución en su
crecimiento y metabolismo y por ende la producción. Castillo (2015) tampoco
encontró diferencias en el rendimiento y sus componentes con la aplicación de Se.
Por lo tanto, se puede afirmar que el selenio suministrado a dosis adecuadas no
causa efectos en la producción de esta hortaliza.
4.2 Variables agronómicas
Los resultados obtenidos para las variables agronómicas (altura de planta y
diámetro de tallo) no mostraron diferencia estadística significativa (P>0.05) por
efecto de los tratamientos evaluados (Cuadro 4.2).
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
50
Cuadro 4. 2. Valores promedio de las variables agronómicas por efecto de la aplicación de selenio en diferentes concentraciones en la solución nutritiva.
Selenio
mg L-1
ALT
cm
DT
mm
0 217.8 12.43
2 221.4 12.60
4 213.0 12.76
6 208.4 12.16
8 206.6 11.70
ALT= altura de planta; DT= diámetro de tallo.
Las variables altura de planta y diámetro de tallo no fueron afectados por las
dosis de selenio evaluados resultados similares fueron reportados por Ricardo
(2015) y Castillo (2015) quienes observaron que el selenito de sodio no afecto estas
variables en el cultivo de tomate. El resultado se atribuye a que el selenio no es
considerado como un elemento esencial para las plantas por lo que a dosis bajas
no causa problemas en el desarrollo de las plantas, respuesta contraria ocurre al
suministrar dosis altas (Ricardo, 2015).
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
51
4.3 Calidad de frutos
4.3.1 Diámetro polar y ecuatorial de frutos
Los resultados obtenidos para las variables diámetro polar y ecuatorial de
frutos no mostraron diferencia estadística significativa (P>0.05) por efecto de los
tratamientos evaluados (Cuadro 4.3).
Cuadro 4. 3. Diámetro polar y ecuatorial promedio de frutos de tomate por efecto de la aplicación de selenio en diferentes concentraciones en la solución nutritiva.
Selenio
mg L-1
DP
mm
DE
mm
0 59.99 43.04
2 60.87 45.49
4 60.30 43.39
6 60.07 43.96
8 60.34 44.45
DP= diámetro polar de fruto; DE= diámetro ecuatorial de fruto.
Las variables diámetro polar y ecuatorial de frutos no fueron afectados por
las dosis de selenio evaluados, nuestros resultados son similares con los reportados
por Castillo (2015), quien observo que el selenito de sodio no afecto estas variables
(DP y DE). El selenio no es considerado como un elemento esencial para las plantas
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
52
por lo que suministrar dosis adecuadas no causa problemas en el desarrollo de los
frutos (Ricardo, 2015).
4.3.2 Firmeza, solidos solubles totales y acidez titulable
El Cuadro 4.4; muestra los valores de frutos, firmeza, solidos solubles totales
(SST) y acidez titulable en frutos de tomate se pueden observar que el Selenio
provoco diferencias estadísticas significativas en dichas variables (P≤0.05). Para
firmeza de frutos se muestra el efecto de los tratamientos, siendo mayor la firmeza
de fruto cuando se aplicó 8 mg L-1 siendo estadísticamente igual a los tratamientos
6, 4 y 2 mg L-1 de Se, pero distintos al testigo. Para los sólidos solubles totales (SST)
los tratamientos 2, 4, 6 y 8 mg L-1 son estadísticamente iguales, pero diferentes con
referencia al testigo, en los tratamientos aplicados se encontraron valores
superiores al testigo por la aplicación de distintas concentraciones de selenito de
sodio (Na2SeO3) el cual afecto estadísticamente el contenido de SST de forma
positiva. Para acidez titulable el tratamiento 8 mg L-1 fue el que presento mayor
porcentaje de ácido cítrico.
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
53
Cuadro 4. 4. Valores promedio de las variables firmeza, solidos solubles totales (SST) y acidez titulable por efecto de la aplicación de selenio en diferentes concentraciones en la solución nutritiva.
Selenio
mg L-1
Firmeza
N
SST
°Brix
AT
% ác. cítrico
0 2.29 b 6.2 b 0.59 b
2 3.08 a 7.1 a 0.69 ab
4 3.15 a 7.2 a 0.69 ab
6 3.27 a 7.2 a 0.75 a
8 3.37 a 7.3 a 0.77 a
N= newton; SST= solidos solubles totales; AT= acidez titulable. *Valores seguidos de la misma literal no son diferentes (Tukey; P≤0.05).
Firmeza
Gunnes et al. (2009) mencionan que la firmeza determina las propiedades
mecánicas de los frutos y participa en su calidad sensorial. En este estudio se
demuestra que él Se mejoró la firmeza de los frutos hasta en un 16 % en relación al
testigo. Estos resultados coinciden con lo reportado por Castillo (2015). En el
presente trabajo la aplicación de selenio mostro diferencia significativa (P≤0.05) en
la concentración de calcio en las plantas por lo que se puede atribuir al Ca este
efecto ya que este elemento mejora dicho parámetro de calidad (firmeza) al
proporcionar mayor rigidez a la pared celular del fruto (Kacjan et al., 2011). Esta
característica resulta ser una ventaja importante de calidad debido a que presenta
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
54
menor susceptibilidad a sufrir daño mecánico durante el transporte y
comercialización (Figueroa-Cares et al., 2018).
Solidos solubles en frutos
Casierra-Posada y Aguilar-Avendaño (2008) mencionan que el contenido de
solidos solubles totales para variedades comerciales de tomate oscila alrededor de
3.50 - 5.96 °Brix, por lo que valores del tratamiento testigo están en los parámetros
indicados, el resto de los tratamientos exceden dicho parámetro. Estos resultados
coinciden con lo reportado por Palencia el al. (2015) al señalar que se incrementan
los SST al adicionar Se en la solución nutritiva, mismos resultados son consistentes
a lo reportado por Turakainen et al. (2004) en el cultivo de papa donde se demostró
que el selenio tuvo efectos positivos sobre la acumulación de carbohidratos
observándose una mayor concentración de solidos solubles en esta especie
hortícola. Para definir esta variable contribuyen todos los factores agrologicos del
entorno (Barrett et al., 2010).
Acides titulable
El sabor es el resultado de una compleja interacción entre el contenido de
azúcares y ácidos orgánicos (Beckles, 2012), por lo que es de gran importancia
medir no solamente los sólidos solubles totales, sino también el contenido de acidez
del fruto (Martín-Hernández et al., 2012), ya que la calidad del fruto depende en
gran medida de este parámetro. Los resultados obtenidos en este estudio
demuestran que a medida que se incrementan las concentraciones de selenio
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
55
aumenta el contenido de ácidos en un 30% (8 mg L-1) con respecto al testigo,
coincidiendo con reportado por Palencia el al. (2015), en el presente trabajo se
observó que los tratamientos evaluados mejoraron la firmeza de los frutos y el
contenido de solidos solubles totales ambos parámetros guardan una estrecha
relación con el contenido de ácidos orgánicos (Ménager et al., 2004). Por lo que
este parámetro tendió a aumentar de igual forma con los tratamientos evaluados.
4.4 Contenido de macronutrimentos y micronutrimentos
4.4.1 Contenido de macronutrimentos
Para el contenido de macronutrimentos en el tejido foliar se muestra en el
Cuadro 4.5; se encontraron diferencias significativas (P≤0.05) por efecto de las
diferentes concentraciones de selenio en la solución nutritiva para potasio (K), calcio
(Ca) y magnesio (Mg). Para el potasio la mayor concentración se obtuvo en el
tratamiento 2 mg L-1 de Se, siendo estadísticamente igual al tratamiento 6 mg L-1 de
Se. Para el calcio (Ca) la mayor acumulación de este elemento se obtuvo en los
tratamientos 6 y 8 mg L-1. En cuanto al magnesio (Mg) se observa que la mayor
acumulación fue con el tratamiento 6 mg L-1 de Se siendo estadísticamente igual al
tratamiento 0 y 4 mg L-1 de Se. Para nitrógeno y fosforo de acuerdo al análisis de
varianza no existió diferencia significativa en la acumulación de estos elementos.
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
56
Cuadro 4.5. Contenido promedio de macronutrimentos en el tejido foliar por efecto de la aplicación de selenio en diferentes concentraciones en la solución nutritiva.
Selenio
mg L-1
N
-----------
P
--------------
K
---- % -------
Ca
----------------
Mg
-----------------
0 1.8600 0.08102 0.8589 c 1.1083 c 0.4611 ab
2 1.8600 0.09161 1.4619 a 1.8180 bc 0.3259 b
4 1.9000 0.08913 1.2415 ab 2.4218 ab 0.5494 ab
6 1.8933 0.06179 1.4674 a 2.8544 a 0.7416 a
8 1.8966 0.08151 1.1369 b 3.3049 a 0.2109 b
. N= nitrógeno; P= fosforo; K= potasio; Ca= calcio; Mg= magnesio. *Valores seguidos de la misma literal no son diferentes (Tukey; P≤0.05).
Los resultados obtenidos son similares a los reportados por Castillo (2015) al
no encontrar modificaciones en la concentración de N y P, por lo que el selenio no
presento una relación antagónica entre estos elementos, sin embargo, nuestros
resultados no coinciden a los reportados por Wu y Huang (2004), quienes
encontraron un incremento de estos elementos en plantas de trébol cuando se
aplicaron cantidades de selenito aplicando al sustrato 0, 10, 20 y 30 mg kg-1 en las
dosis bajas, por lo que concluyeron que a niveles altos de selenio en plantas pueden
suprimir la concentración de N y P en tejidos y pueden inhibir la absorción de
algunos metales tales como Mg. Para K, Ca y Mg, nuestros resultados no coinciden
a los reportados por López-Gutiérrez et al. (2015) quienes aplicaron selenio en
contracciones de 5 y 10 mg L-1, no mostrando modificación en la concentración de
estos elementos, sugiriendo que el selenio, k, Ca y Mg no presentaron ningún tipo
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
57
de relación. Por lo que la interacción entre el selenio y un elemento dado depende
de la proporción cuantitativa pudiendo causar efectos sinérgicos o antagónicos
(Pyrzynska, 2000). Cabe destacar que la influencia del selenio en las plantas
depende en gran medida de su forma química y su concentración en la solución de
nutrientes, los niveles excesivamente altos pueden deteriorar la absorción de
nutrientes y su transporte (Kahle, 1988; Hartikainen et al., 2000).
4.4.2 Contenido de micronutrimentos
La concentración de micronutrimentos en el tejido foliar es mostrada en el
Cuadro 4.6; en el cual se muestran diferencias significativas (P≤0.05) entre los
distintos tratamientos evaluados. Para el hierro (Fe) podemos observar que hubo
una mayor acumulación de este elemento al aplicar 8 mg L-1 de Se. En zinc (Zn)
hubo una mayor acumulación cuando se aplicó 2 mg L-1 de Se y se observa que a
medida que se incrementan las concentraciones de Se en la solución nutritiva
disminuye la concentración de Zinc en la planta. Para manganeso el tratamiento 6
mg L-1 de Se fue el mejor tratamiento al presentar una mayor acumulación de este
elemento. Para níquel (Ni) podemos observar que el mejor tratamiento fue el de 4
mg L-1 de Se presentando una mayor acumulación respecto al testigo.
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
58
Cuadro 4. 6. Contenido promedio de micronutrimentos en el tejido foliar por efecto de aplicación de Selenio en diferentes concentraciones en la solución nutritiva.
Selenio
mg L-1
Fe
---------------
Zn
----------- mg kg-1
Mn
- --------------
Ni
---------------------
0 133.42 ab 23.802 ab 129.65 ab 1.7483 c
2 173.18 ab 25.917 a 102.73 b 2.2433 bc
4 193.05 ab 21.008 ab 141.54 ab 4.0133 a
6 181.14 ab 19.530 b 157.05 a 2.2850 bc
8 221.29 a 19.832 b 110.35 b 3.1567 ab
Fe= hierro; Zn= zinc; Mn= manganeso; Ni= níquel. *Valores seguidos de la misma literal no son diferentes (Tukey; P≤0.05).
Los resultados obtenidos no coinciden a los reportados por López-Gutiérrez
et al. (2015), quienes observaron que el selenito de sodio no provocara diferencia
significativa entre las distintas dosis aplicadas de selenio al no modificar la
concentración de estos elementos (Fe, Zn, Mn). Nuestros resultados presentados
son similares a los reportados por Ríos (2008), en cuanto al Fe indico un incremento
en la concentración a medida que aumentaba la dosis aplicada, sin embargo, para
este resultado no se explica la causa. En definitiva, nuestros datos nos sugieren que
el selenito tiene efectos contrarios sobre la absorción y acumulación de Zn en las
plantas ya que se puede observar que en las concentraciones altas la acumulación
de este elemento fue descendiendo. Cabe mencionar que la influencia del selenio
en las plantas va a depender en gran medida de su forma química y su
concentración en la solución de nutrientes (Hartikainen et al., 2000). Ya que los
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
59
niveles excesivamente altos de selenio pueden deteriorar la absorción de nutrientes
y su transporte (Kahle, 1988). Por lo tanto, la forma aplicada de selenio presente en
el medio influye de forma diferente sobre la concentración foliar de los
micronutrimentos. Y a pesar de las diferencias encontradas el selenio no provoco
deficiencia o toxicidad de los elementos que fueran evidentes. Por ello es de gran
importancia conocer a detalle la interacción de los elementos esenciales con él Se
para cada cultivo en particular.
En la actualidad son pocos los estudios que analizan el efecto del Se sobre
el contenido nutricional de las plantas comestibles después de la aplicación de este
nutriente durante todo el ciclo vegetativo del cultivo, dado a los efectos tóxicos del
Selenio en la mayoría de las plantas cuando se aplica a altas dosis y por largos
periodos de tiempo por lo que es recomendable realizar más estudios sobre el
efecto del selenio sobre la concentración de minerales en el tejido foliar (Ríos, 2008;
Hermosillo-Cereceres et al., 2014).
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
60
4.5 Calidad Nutracéutica
4.5.1 Capacidad antioxidante total
Los resultados obtenidos mostraron diferencias estadísticas significativas
(P≤0.05) entre las distintas concentraciones de selenio, siendo las dosis altas 6 y 8
mg L-1 donde se logró la mayor capacidad antioxidante por el método DPPH+ con
137.0947 y 138.6817 m equiv Trolox•100 mg-1 PF respectivamente.
Figura 4. 1. Capacidad antioxidante total promedio de frutos de tomate por efecto de aplicación de Selenio en diferentes concentraciones. Barras con letras distintas son estadísticamente diferentes (Tukey; P≤0.05).
c c
b
aa
115
120
125
130
135
140
0 2 4 6 8
m e
qu
iv T
rolo
x•1
00 m
g-1
PF
mg L-1
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
61
Los antioxidantes (AA) son compuestos capaces de inhibir o retardar la
oxidación, mediante la “captación” de radicales libres disminuyendo el riesgo de
muchas patologías relacionas con el estrés oxidativo (Luna y Delgado, 2014). En
nuestro experimento la capacidad antioxidante aumentó a medida que aumentamos
la concentración de selenio aplicada al cultivo alcanzándose el valor más elevado
en la dosis 8 mg L-1 superando al testigo en un 12% (Figura 4.1) estos resultados
concuerdan con los obtenidos por Ríos (2008) en plantas de lechuga donde
observaron que a medida que aumentaba la concentración de selenio se indujo
mayor capacidad antioxidante total, estos resultados se deben a que el selenio en
las plantas da lugar a un aumento en la condición antioxidante cuando la
concentración del elemento no rebasa los 18 mg kg-1 de peso seco, mientras que
en mayor concentración causa el efecto contrario (Nowak et al., (2004).
4.5.2 Compuestos fenólicos
Existieron diferencias estadísticas significativas (P≤0.05) entre las distintas
concentraciones de selenio. Los tratamientos que obtuvieron mayor contenido de
compuestos fenólicos las dosis 6 y 8 mg L-1 con 553.811 y 558.290 mg ac.
gálico/100 g PF respectivamente superando al testigo en un 12.19%.
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
62
Figura 4. 2. Contenido de compuestos fenólicos promedio en frutos de tomate por efecto de la aplicación de Selenio en diferentes concentraciones. Barras con letras distintas son estadísticamente diferentes (Tukey; P≤0.05).
Los compuestos fenólicos poseen efectos benéficos en la salud,
principalmente mediante la actividad antioxidante (Fan et al., 2002), estos
compuestos presentan actividad antimutagénica y anticancerígena, además tienen
un papel muy importante en la salud debido a que se han asociado con la reducción
de enfermedades crónico-degenerativas (Rui, 2004). En esta investigación
podemos observar una mayor concentración de compuestos fenólicos con la
aplicación de los tratamientos de Se (Figura 4.2). Hermosillo-Cereceres et al. (2014)
reportaron que el selenito de sodio indujo el contenido de estos compuestos en el
cultivo de frijol siendo la dosis de 160 µM la que más favoreció el contenido de estos
metabolitos secundarios, superando al control con un 33%. En esta investigación la
c
b
b
aa
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
0 2 4 6 8
mg
ac
. g
álic
o/1
00
g P
F
mg L-1
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
63
dosis 8 mg L-1 fue la que más favoreció el contenido de compuestos fenólicos,
superando al testigo con 12.19 %. Este resultado está relacionado con una mayor
actividad antioxidante, la cual se sabe aumenta en presencia de ciertas
concentraciones de selenio (Freeman et al., 2010).
4.5.3 Flavonoides
El análisis de varianza para flavonoides mostro diferencia significativa
(P≤0.05) por efecto de los tratamientos evaluados, siendo el tratamiento 8 mg L-1
donde se obtuvo la mayor concentración con 239.86 mg de quercetina (QE)/ 100 g-
1 PF superando al testigo con 38%.
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
64
Figura 4. 3. Contenido promedio de flavonoides en frutos de tomate por efecto de la aplicación de Selenio en diferentes concentraciones. Barras con letras distintas son estadísticamente diferentes (Tukey; P≤0.05).
Los flavonoides son compuestos antioxidantes de gran importancia, ya que
exhiben varias actividades biológicas incluyendo antialergénicos, antitumorales y
antivirales (Martínez et al., 2002). Ríos (2008) reporto para lechuga un incremento
en los flavonoides presentes en el tejido foliar, atribuyendo eso a la aplicación de
selenio ya que se ha demostrado que el selenio es un inductor de la capacidad
antioxidante en las plantas. Misma tendencia ocurrió en el presente trabajo en frutos
de tomate, aumentando considerablemente la concentración de este compuesto lo
cual se puede apreciar en la Figura 4.3.
ed
cb a
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8
mg
QE
/100
g-1
PF
mg L-1
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
65
4.5.4 Licopeno
El análisis de varianza para el contenido de Licopeno en frutos de tomate
mostro diferencia significativa (P≤0.05) por efecto de los tratamientos evaluados.
Los frutos de tomate que obtuvieron los mayores valores de contenido de licopeno
fue con la aplicación de 8 mg L-1 con 70.573 mg kg-1, observándose que a medida
que se incrementan las concentraciones de selenio se incrementa la concentración
de licopeno en los frutos.
Figura 4. 4. Valores promedio de licopeno en frutos de tomate por efecto de la aplicación de Selenio en diferentes concentraciones. Barras con letras distintas son estadísticamente diferentes (Tukey; P≤0.05).
c
bb b
a
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8
mg
/kg
-1d
e p
eso
seco
mg L-1
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
66
El licopeno es un potente antioxidante y está asociado con un menor riesgo
de desarrollar enfermedades crónicas como cáncer, enfermedades
cardiovasculares y neurodegenerativas (Moritz y Cardoso, 2006). Nuestros
resultados mostraron que el tratamiento 8 mg L-1 supero al testigo con un 47%. Estos
resultados son similares a los reportados por Lee et al. (2007) quienes mencionan
que el contenido de licopeno en la fruta de tomate aumenta con los aumentos de
Selenio aplicado, resultados similares en tomate fueron reportados por Castillo
(2015). Hasta donde se sabe no se dispone de información acerca del mecanismo
de acción del Se sobre esta variable del fruto (Castillo, 2015).
4.5.5 Selenio
El análisis de varianza para la concentración de selenio en los frutos de
tomate mostro diferencia estadística significativa (P≤0.05) por efecto de los
tratamientos evaluados, siendo en el tratamiento 8 mg L-1 donde se encontró la
mayor concentración de selenio con 1909.35 µg/kg de peso seco (Figura 4.5).
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
67
Figura 4. 5. Concentración promedio de selenio en frutos de tomate por efecto de la aplicación de Selenio en diferentes concentraciones. Barras con letras distintas son estadísticamente diferentes (Tukey; P≤0.05).
El selenio es de gran importancia para la salud humana como un componente
de selenoproteínas, que desempeñan funciones estructurales y enzimáticas
(Rayman, 2002). En nuestros resultados podemos observar un aumento
significativo en la acumulación de selenio en los frutos encontrándose la mayor
cantidad al aplicar 8 mg L-1. Castillo, (2015) también cuantifico un aumento notable
con la aplicación de 5 mg L-1 superando al testigo (sin aplicación de Se) en 53.1%.
otros reportes han confirmado la acumulación de selenio en lechuga (Ríos, 2008;
López- Gutiérrez et al., 2015), en frijol (Hermosillo-Cereceres et al., 2014) cuando
él Selenio se aplicó en conjunto con la solución nutritiva. Se ha demostrado que el
efecto del selenio en las plantas depende principalmente de la dosis aplicada, así
como de la capacidad de la planta para absorber y metabolizar selenio. Y de
ed
c
b
a
0
500
1000
1500
2000
2500
0 2 4 6 8
µg
/kg
-1d
e p
eso
seco
mg L-1
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
68
acuerdo con Hamilton, (2004) él Se presenta tres niveles de actividad biológica: 1)
concentraciones traza son requeridas para el crecimiento normal y el desarrollo; 2)
concentraciones moderadas pueden ser almacenadas para mantener las funciones
homeostáticas; y 3) altas concentraciones que pueden resultar en efectos tóxicos.
Actualmente, se estima que más de la mitad de la población mundial padece
de deficiencias de al menos un elemento traza como el Fe, Zn, I y Se. Lo que resalta
la importancia de que los cultivos contengan los micronutrientes en cantidades
adecuadas (White y Broadley, 2005). Por lo tanto, la acumulación de selenio en la
parte comestible de los cultivos es de gran importancia dado el papel que
desempeña él Se en la salud humana principalmente para prevenir el riesgo de
padecer enfermedades degenerativas (Jaffé, 1992; Jackson et al., 2004).
69
V. CONCLUSIONES
El selenio en las concentraciones altas disminuye el rendimiento, pero
aumenta la calidad nutraceútica de los frutos.
La aplicación de 8 mg L-1 de Se aumentó la concentración de Ca y Fe,
disminuyendo la concentración de Zn, sin modificar la concentración del resto de los
nutrimentos.
La aplicación de Selenio cómo selenito de sodio puede utilizarse como una
alternativa para elevar la calidad nutraceútica de los frutos de tomate en condiciones
hidropónicas.
70
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