Agrosur, Vol. 31 N°2, 2003, pp. 38-46 CIENCIA AGRARIA
RENDIMIENTO DE HARINA Y APTITUD PANADERA DE SEIS CULTIVARES DE TRIGO DE PRIMAVERA SEMBRADO EN TRES AMBIENTES *
Felícitas Hevia 1, Mario Mellado 2, Rosemarie Wilckens 3, Marisol Berti 3 y Samuel Jofré. 3
Abstract Flour yield and baking
quality of six spring wheats sown in three environments. Key words: Triticum aestivum, hectoliter weight, protein, SDS-sedimentation, flour yield. Resumen Se determinó el efecto del cultivar y del ambiente sobre peso del hectolitro, contenido de proteína, volumen de sedimentación-SDS y rendimiento de harina en seis cultivares de trigo de hábito de crecimiento primaveral. Los cultivares Ciko, Dalcahue, Domo, Huayún, Opala y Tamoi fueron sembrados en las localidades de San Clemente, Santa Rosa y Humán en la temporada 1997-1998, usando un diseño de bloque al azar con cuatro repeticiones. Tanto el cultivar como el ambiente afectaron significativamente el rendimiento en harina, peso del hectolitro, contenido de proteína y volumen de sedimentación-SDS. Palabras clave: Triticum aestivum, peso del hectolitro, proteína, sedimentación-SDS, rendimiento en harina.
INTRODUCCION Chile es un gran consumidor de pan elaborado con trigo común (Triticum aestivum L.), por lo que cualquier incremento en la calidad tecnológica y nutritiva del grano reviste gran importancia social. Por esta razón, durante muchos años se ha efectuado investigación agronómica en torno a mejorar el potencial de rendimiento y la calidad industrial del grano de trigo. Sin embargo, en términos reales, se ha tenido más éxito en aumentar el rendimiento de grano, con el consiguiente desmedro de la calidad, observándose una fuerte correlación negativa entre estas dos características, que puede explicarse por razones bioenergéticas (Hevia et al., 1994b, Mellado, 1994 y Mladenov et al., 2001). Si bien la calidad industrial de los trigos es una característica genética, ella es afectada por factores de manejo y ambientales, tales como dosis de fertilizante, humedad del suelo, clima, enfermedades y fecha de siembra. Las características climáticas dependen de la localidad e influyen sobre el contenido de proteína, rendimiento de harina, volumen de sedimentación y almidón dañado (Lukow y McVetty, 1991). En Australia, Wardlaw et al. (1989) han señalado que temperaturas moderadamente altas (25-32 ºC) reducen el tamaño del grano. Además, períodos cortos de muy alta temperatura (33-40 ºC) deterioran el rendimiento y la calidad del grano (Randall y Moss, 1990). Generalmente, cuando la intensidad luminosa disminuye, el contenido de proteína aumenta, debido probablemente, a la relación directa existente entre este factor climático y la producción de granos (Campbell y Read, 1968). Austin (1982) demostró que, con un 10 % de aumento en la tasa de fotosíntesis durante el periodo de llenado de granos, aumenta el rendimiento en un 10 %.
Basado en los antecedentes anteriormente expuestos, el objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto del genotipo y del ambiente sobre la calidad panadera y el rendimiento de harina de seis cultivares de trigo de primavera sembrados en tres ambientes. MATERIALES Y METODOS Muestras de trigo. El material experimental fue proporcionado por el Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de investigación Quilamapu, Chillán. Se usaron muestras de seis cultivares de trigo de primavera, cultivados en tres localidades: San Clemente (Talca, 35º23’S; 71º40’W), Santa Rosa (Chillán, 36º26’S; 72º06’W) y Humán (Los Angeles, 37º23’S; 72º21’W) en la temporada 1997/98. La combinación de cada localidad con el año se consideró como un ambiente diferente. Los cultivares utilizados fueron: Ciko, Dalcahue, Domo, Huayún, Opala y Tamoi. En el Cuadro 1 se describen algunas características de estos cultivares. El nitrógeno se aplicó como salitre sódico en forma fraccionada: 1/3 a la siembra y 2/3 en plena macolla. El fósforo se suministró a la siembra como superfosfato triple. En Santa Rosa se aplicaron, además, 50 kg ha-1 de muriato de potasio. En el Cuadro 2 se puede observar el tipo de suelo, cultivo anterior, fecha de siembra, dosis de nitrógeno y los resultados del análisis químico del suelo de las tres localidades en estudio. El control de malezas de hoja ancha se efectuó con 500 mL de MCPA (ANASAC) + 8 g de Ajax (ANASAC) (Metsulfuron-metil) por hectárea + 1% de Citowett (BASF) (Alquil aril poliglicol éter) como surfactante; y las gramíneas con 300 mL de Topik (NOVARTIS) (Clodinafop-propargil + Cloquintocet-mexil) por hectárea. No se aplicó fungicidas para el control de enfermedades foliares. A los ensayos de Santa Rosa y San Clemente se realizaron dos y tres riegos por tendido, respectivamente. El cultivo de Humán no requirió de agua de riego.
La localidad de San Clemente se ubica en el agroclima Talca, con un clima mediterráneo marino, mientras que las localidades de Santa Rosa y Humán se ubican en el agroclima Chillán, con un clima mediterráneo temperado (Novoa y Villaseca, 1989). Las características climáticas de las localidades en estudio se encuentran en el Cuadro 3.
Diseño experimental Los ensayos se realizaron en un diseño de bloques al azar con 4 repeticiones. El tamaño de las parcelas fue de 5 hileras de 2,5 m, separadas a 20 cm. Evaluaciones Determinación de humedad del trigo Se tomaron 10 g de cada tratamiento y se molieron en un molino Perten 3100. Para la determinación de humedad se pesaron 3,0 g de muestra molida, se colocaron durante 1 hora a 131 ºC en una estufa Binder con aire forzado, se dejaron enfriar en un desecador y se volvieron a pesar. Por diferencia de pesada se determinó el porcentaje de humedad del trigo. Peso del hectolitro Se pesaron 250 mL de trigo libre de impurezas, con un equipo ELE International 2174 y una balanza de sensibilidad 0,01 g. Proteína del grano Se usó el método Kjeldahl (AOAC, 1997) y se informaron como %N*5,7, base 14% de humedad. Rendimiento en harina Se acondicionó 500 g de las muestras de trigo a 15,5% de humedad, durante 24 horas. Posteriormente, se molieron en un molino Chopin CD-1, realizando una pasada por la sección de trituración y tres pasadas por la sección de compresión. Se recogieron las fracciones de harina y afrecho para determinar rendimiento en harina. Los resultados se expresaron como la suma de los porcentajes de extracción de harina de trituración y compresión. Volumen de sedimentación-SDS Se determinó mediante el método de Preston et al. (1982) en 4,5 g de trigo molido. Los resultados se informaron en mL, corregidos a 14% de humedad. Análisis estadístico Todos los parámetros estudiados fueron analizados estadísticamente con el programa S. A. S. (SAS Institute Inc, 1990). Se realizó el análisis de varianza (ANDEVA) de acuerdo al diseño utilizado. Para medir las diferencias entre tratamientos se utilizó la prueba de las diferencias mínimas significativas (DMS), al 95% de confianza. Además, se realizaron correlaciones simples entre las variables estudiadas. RESULTADOS Y DISCUSION Peso del hectolitro Del análisis de varianza realizado se desprende que los efectos del cultivar, ambiente y la interacción cultivar x ambiente fueron significativas (P≤0,05) para esta variable (Cuadro 4).
Todos los cultivares presentaron el mayor peso del hectolitro en San Clemente (Cuadro 5), excepto ‘Domo’ que fue superior en Santa Rosa. No se observó diferencia entre los ambientes de Santa Rosa (79,0 kg hL-1) y Humán (78,7 kg hL-1). El único cultivar que se comportó diferente en los tres ambientes fue Dalcahue, con el mayor peso del hectolitro en San Clemente y el más bajo en Humán. El peso del hectolitro promedio de los tres ambientes de ‘Opala’ y ‘Tamoi’ fue de 80,0 y 80,7 kg hL-1 respectivamente, mientras que ‘Dalcahue’ y ‘Domo’ sólo alcanzaron a 77,2 y 77,8 kg hL-1, respectivamente. Lo que indica que de acuerdo al Decreto Nº244 de 1985, a ‘Tamoi’ le corresponde una bonificación del 1%, mientras que ‘Ciko’, ‘Huayún’ y ‘Opala’ sólo del 0,5 % y los restantes cultivares no habrían recibido bonificación. De ahí, entonces, la importancia de esta variable, que es considerada una característica genética, ya que la densidad del grano es función de la estructura biológica y la composición química del grano (Klein et al., 1993). Además, es una característica modificable por las condiciones de manejo del cultivo y climáticas durante el periodo de llenado del grano (Cortazar, 1989, Mellado y Granger, 1988, Shi et al., 1994 y Hevia y López, 1996). Un factor que pudo haber influido en estos resultados es la fecha de siembra. Cortazar (1989), Hevia et al. (1994a) y Mellado (1994) señalan que al atrasar la fecha de siembra se produce una disminución del peso del hectolitro. Esto se observó en Santa Rosa y Humán, donde las siembras se realizaron 21 y 15 días después que en San Clemente, respectivamente, presentando menor peso del hectolitro, debido probablemente a un acortamiento del período vegetativo. Por otra parte, Goldbach y Michael (1976) sostienen que altas temperaturas ambientales están asociadas a un elevado contenido de ácido abscísico (ABA) en la planta, lo que provocaría un acortamiento del periodo de llenado del grano y, en consecuencia, granos de menor peso. Rendimiento en harina Del análisis de varianza se desprende que existieron diferencias significativas para esta variable entre los distintos cultivares, ambientes y la interacción de estos factores (Cuadro 4), lo que concuerda con lo informado por Hazen et al. (1997) y Bergman et al. (1998). Al analizar el efecto del ambiente sobre los distintos cultivares se observa que el rendimiento promedio en harina (Cuadro 5) fue mayor en los trigos sembrados en Humán (52,8 %), mientras que en San Clemente sólo alcanzaron a un 44,0 % y en Santa Rosa a 43,8 %. El cultivar Dalcahue no presentó diferencias entre los tres ambientes estudiados. El rendimiento promedio en harina de los seis cultivares en los tres ambientes fue 46,9 %, lo que es extremadamente bajo y se podría explicar porque se usó un molino experimental. El rendimiento en harina del grano está relacionado con factores físicos del grano de trigo, como peso, dureza, tamaño y forma (Graybosch et al., 1996 y Gaines et al., 1997). Bergman et al. (1998) señalan que la variación en el rendimiento en harina entre los distintos cultivares se debe a la cantidad de endosperma en la semilla y al grado de unión existente entre las células de la aleurona con las del endosperma. Estas características dependen, tanto del cultivar como de las condiciones ambientales durante el desarrollo del cultivo (MacRitchie, 1989). Del coeficiente de correlación encontrado entre rendimiento en harina y peso del hectolitro (r=-0,202) se desprende que estos parámetros no presentaron asociación. Tradicionalmente se ha señalado que el peso del hectolitro permite una buena estimación del rendimiento de harina, además de su fácil y rápida ejecución. No obstante, los resultados de numerosos investigadores son contradictorios en este sentido (Hevia et al., 1994a, Graybosch, 1996, Hazen et al., 1997, Bergman et al., 1998 y Mladenov et al., 2001). Contenido de proteína Se observaron diferencias significativas (P<-0,01) para cultivar, ambiente y la interacción de estos factores (Cuadro 4), concordando con los resultados de otros investigadores como Lukow y McVetty (1991), Rao et al. (1993), Mariani et al. (1995), Hazen et al. (1997), Uhlen et al. (1998) y Ames et al. (1999). El contenido de proteína, que varió entre 7,8 y 10,5% en todos los tratamientos, fue muy bajo (Cuadro 6) si se compara con los valores que se informan para trigos de Estados Unidos y Canadá. En Humán se observó el mayor contenido de proteína promedio de todos los cultivares (9,4%), mientras que en San Clemente y Santa Rosa los trigos presentaron el mismo valor promedio 8,5%. Solamente en ‘Huayún’ no se observó efecto del ambiente sobre esta variable.
Los cultivares en los cuales el contenido de proteína fue superior, Ciko y Opala, alcanzaron al 9,8 y 9,3%, respectivamente. En los otros cuatro cultivares los resultados fueron inferiores al promedio. Ello indica que los cultivares Ciko y Opala se comportaron como un “trigo intermedio” según la Norma Chilena Oficial de trigo harinero (INN, 2000) y los restantes sólo como un “trigo suave”. El bajo contenido de proteína observado en este estudio se debería, principalmente, a las características genéticas de los cultivares usados. Pero, además, puede atribuirse a las condiciones en que se desarrolló el cultivo, las que presumiblemente fueron más favorables para la producción de grano, lo que habría traído como consecuencia una dilución de la proteína en el grano, debido a la mayor acumulación de almidón. Los rendimientos oscilaron entre 7.570 y 9.360 kg ha-1, con un promedio de 8.700 kg ha-1. Al aumentar la temperatura disminuye la tasa de fotosíntesis y aumenta la respiración y, en consecuencia, se produce una menor acumulación de almidón y el grano resulta más liviano y con una mayor composición porcentual de proteína (Cooper, 1992, Hevia et al., 1994b y Borghi et al., 1995). Además, Goldbach y Michael (1976) señalan que condiciones ambientales estresantes disminuyen la concentración de las fitohormonas que favorecen el desarrollo de la planta (citoquininas y giberelinas), mientras que la concentración de inhibidores del crecimiento y desarrollo, como el ácido abscísico, aumenta. La proteína es un factor determinante en las características tecnológicas del trigo, tanto en cantidad como en calidad. En la calidad desempeñan un rol relevante las proteínas de reserva, específicamente las gliadinas y las gluteninas, que durante el mezclado por acción del agua forman el gluten. Las gliadinas (cadena monomérica, de bajo peso molecular) presentan propiedades de plasticidad y las gluteninas (cadenas poliméricas, de alto y bajo peso molecular) de elasticidad. Ambas contribuyen a las propiedades viscoelásticas necesarias para un buen comportamiento de la masa durante la panificación, por la formación de una red tridimensional continua, llamada gluten.
Volumen de sedimentación-SDS El análisis de varianza realizado para esta variable indicó que los efectos del cultivar, ambiente y la interacción cultivar x ambiente fueron significativos (P≤0,01) para el volumen de sedimentación-SDS (Cuadro 4). Estos resultados concuerdan con los obtenidos por Ames et al. (1999). Los volúmenes de sedimentación más altos se observaron en Santa Rosa (Cuadro 6), con un valor promedio de los seis cultivares igual a 37,4 mL, seguido por Humán (34,6 mL) y finalmente San Clemente, con 30,3 mL. En San Clemente los cultivares con el mayor volumen de sedimentación (P≤0,05) fueron ‘Ciko’, ‘Dalcahue’, ‘Domo’ y ‘Tamoi’, mientras que el más bajo fue ‘Huayún’. En Santa Rosa ‘Domo’ presentó el mayor volumen de sedimentación (P≤0,05) y ‘Huayún’ el más bajo. En Humán también se alcanzó el mayor valor para esta variable, que fue igual a ‘Tamoi’, mientras que el menor volumen de sedimentación fue nuevamente de ‘Huayún’. Al analizar el comportamiento de los cultivares en los distintos ambientes se puede observar que ‘Dalcahue’ no presentó diferencia entre los tres ambientes en estudio. Al contrario, ‘Tamoi’ tuvo un comportamiento diferente en cada ambiente, observándose el mayor volumen de sedimentación en Humán, y el más bajo en San Clemente. Los otros cultivares se comportaron en forma similar en dos de los ambientes. El volumen de sedimentación (Cuadro 7) se relacionó significativamente con el contenido de proteína (r=0,343), lo que concuerda con los estudios de Peterson et al. (1992), Hevia et al. (1994b), Carter et al. (1999) y Mladenovic et al. (2001), quienes encontraron una correlación positiva entre estas dos variables.
El volumen de sedimentación-SDS mide la capacidad de hinchamiento de las proteínas de reserva, específicamente gluteninas, en la solución de ácido láctico-SDS y se asocia positivamente con el volumen de pan y características farinográficas como absorción de agua y desarrollo de masa (Preston et al., 1982, Hevia et al., 1994b, Hevia, 2003). CONCLUSIONES El rendimiento en harina, el peso del hectolitro, contenido de proteína y volumen de sedimentación-SDS, fueron afectados significativamente por los cultivares y localidades, así como por las interacciones de ambos factores. BIBLIOGRAFIA AMES, N. P.; CLARKE, J. M.; MARCHYLO, B. A.; DEXTER, J. E.; WOODS, D S. M. 1999. Effect of environment and genotype on durum wheat gluten strength and pasta viscoelasticity. Cereal Chem. 76(4): 582-586. ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMIST (AOAC). 1997. Official Methods of Analysis of the AOAC International. (16th ed). Vol. II. Horwitz (ed.). Washington, D.C., U.S.A. AUSTIN, R. B. 1982. 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