biofortificaciÓn con selenio en el cultivo de tomate

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


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


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.


7

Figura 2. 1. Principales países productores de tomate.

(FOASTAT, 2017)


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).


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).


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).


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.


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.


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


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).


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).


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.


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


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


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


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


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


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


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).


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


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).


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).


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


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


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


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.


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


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


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).


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


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.


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


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).


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).


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).


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,


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


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


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


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).


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


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


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).


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).


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


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.


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


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


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.


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


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.


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


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).


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


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%.


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


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%.


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


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


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).


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


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.

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