Artículos

 

Nutrimentos y carbohidratos en plantas de Agave angustifolia Haw. y Agave karwinskii Zucc*

 

Nutrients and carbohydrates in plants from Agave angustifolia Haw. and Agave karwinskii Zucc

 

Hermila Cruz García¹§, José Raymundo Enríquez-del Valle¹, Vicente Arturo Velasco Velasco¹, Judith Ruiz Luna¹, Gisela Virginia Campos Ángeles¹ y Diana Elizabeth Aquino García¹

 

¹ Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca (ITVO) Ex Nazareno, Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca. C. P. 71230. Tel. (951) 5170788. (jenriquezdelvalle@yahoo.com; vicvel5@hotmail.com; judithruizl@hotmail.com; giscampos@gmail.com; dayyana29@hotmail.com). § Autor para correspondencia: (mily_cg84@hotmail.com).

 

* Recibido: diciembre de 2013.
Aceptado: febrero de 2013.

 

Resumen

La mayoría de las especies de agave que se utilizan para elaborar el mezcal en Oaxaca, desarrollan en terrenos con pendientes pronunciadas, pedregosos y suelos de baja fertilidad; sin embargo, no es común fertilizar los cultivos de agave, por lo que se requiere conocer la condición nutrimental de las plantas adultas que se cosechan. El objetivo de esta investigación fue determinar la concentración nutrimental en hojas y tallos; características morfológicas y azúcares reductores totales (ART) en piñas (tallo y base de hojas), de plantas adultas de Agave angustifolia Haw. y A. karwinskii Zucc. La investigación se realizó en el 2010, en cuatro localidades del estado de Oaxaca. En plantas que agricultores seleccionaron y cosecharon, se registraron características morfológicas de sus tallos, se tomaron muestras de hoja y tallo para su análisis en laboratorio. Los resultados mostraron que las piñas de Agave angustifolia Haw. y A. karwinskii Zucc. tuvieron en promedio 80.87 y 22.59 kg de peso fresco, 37.10 y 20.21 cm de diámetro, 67.23 y 97.47 cm de longitud; el contenido de nutrimentos en tejidos foliares (mg g^-1 de peso seco) fue, 8.68 y 8.99 N, 1.26 y 1.61 P, 8.97 y 8.85 K, 40.26 y 66 Ca. En las piñas el contenido de nutrimentos (mg g^-1 de peso seco) fue, 4.30 y 5.33 N, 0.28 y 0.33 P, 1.58 y 2.75 K, 10.25 y 10.13 Ca. Del peso fresco de las piñas de Agave angustifolia y A. karwinskii 21.16% y 27.29% fueron ART, respectivamente.

Palabras clave: Agave angustifolia Haw, Agave karwinskii Zucc, azúcares reductores, macronutrimentos.

 

Abstract

Most agave species used for the production of mezcal in Oaxaca, develop on terrains with steep slopes, stony and soils of low fertility; however, is not common to fertilize agave crops, so it is necessary to know the nutritional status of the adult plants that are harvested. The objective of this research was to determine nutrient concentration in leafs and stems; morphological traits and total reducing sugar (TRS) in piñas (stem and base of leafs), from adult plant of Agave angustifolia Haw and A. karwinskii Zucc. The research was conducted in 2010 in four locations in the state of Oaxaca. In plants that farmers selected and harvested, morphological characteristics were recorded of its stems, leaf and stem samples were taken for laboratory analysis. The results showed that the piñas of Agave angustifolia Haw and A. karwinskii Zucc had an average of 80.87 and 22.59 kg fresh weight, 37.10 and 20.21 cm in diameter, 67.23 and 97.47 cm in length; the nutrient content in leaf tissues (mg g^-1 dry weight) was 8.68 and 8.99 N, 1.26 and 1.61 P, 8.97 and 8.85 K, 40.26 and 66 Ca In piñas the nutrient content (mg g^-1 dry weight) was 4.30 and 5.33 N, 0.28 and 0.33 P, 1.58 and 2.75 K, 10.25 and 10.13 Ca. From the fresh weight of the piñas of Agave angustifolia and A. karwinskii 21.16% and 27.29% were TRS respectively.

Key words: Agave angustifolia Haw, Agave karwinskii Zucc, reducing sugar, macronutrients.

 

Introducción

Los agaves son especies vegetales de importancia ecológica, socio-cultural y económica en México, que se considera como centro de origen y diversificación de estas especies (Colunga-García et al., 2007). Del total de especies reportadas a nivel mundial, 75% (150 sp) se encuentran en nuestro país (García-Mendoza, 2007). Dada su alta diversidad genética, estas plantas son aprovechadas de diversas formas, entre los cuales destaca su uso como alimento humano, obtención de jarabe, fibras, bebida (fresca, fermentada, destilada) y forraje (Colunga-García et al., 2007).

En el estado de Oaxaca, los agaves son utilizados principalmente para la elaboración de mezcal. En el transcurso de los últimos 50 años el cultivo de agaves se ha intensificado y en el caso Agave angustifolia Haw. (maguey espadín) se cultiva asociado con maíz y frij ol, pero también como monocultivo que reduce las prácticas conservacionistas del suelo y preservación de los recursos naturales (Antonio y Smit, 2012). En un estudio realizado por el Sistema-producto maguey-mezcal (2004), se menciona que los productores de maguey prefieren esta especie debido a que es de ciclo corto de aprovechamiento pues tarda entre 7 a 9 años en llegar a la madurez, produce piñas de mayor tamaño, por lo que es la que se cultiva en mayor extensión con fines comerciales y la que aporta la mayor parte de la materia prima para la elaboración de mezcal (Espinosa et al., 2002).

Ángeles (2010), menciona que a pesar de que el cultivo y uso de maguey espadín en la industria del mezcal se ha generalizado, existen aún comunidades que cultivan y colectan de poblaciones silvestres otras especies nativas de maguey para la elaboración de mezcal artesanal. La mayoría de especies se cultivan en superficies agrícolas de bajo potencial agronómico (Antonio y Smit, 2012). Además, la mayoría de los cultivadores de agave no aplican fertilización mineral u orgánica y en caso de realizarse ésta se determina empíricamente, con base en la disponibilidad de productos y recursos económicos. En el año 2005 se tenían 11 mil hectáreas sembradas de agave, principalmente del A. angustifolia Haw., que según la zona se establece a densidades de 1 500 a 2 200 plantas ha^-1. El 75% de la producción nacional de mezcal se obtiene en la región del mezcal de Oaxaca (Antonio y Ramírez, 2008).

Algunos factores ambientales que limitan el crecimiento y productividad de las plantas son la radiación solar, temperatura, disponibilidad de agua y el abastecimiento de nutrimentos (Enríquez-del-Valle, 2008). Enríquez-del-Valle (2007) menciona que plantas de Agave angustifolia que crecieron en vivero incrementaron su crecimiento en altura, diámetro de tallo, número de hojas, área foliar, acumulación de materia seca, en respuesta a un mayor abastecimiento de nutrimentos y cuando estas plantas llegan a la etapa adulta desarrollan tallos más grandes y con mayor contenido de azúcares. Es por ello que interesa conocer las características morfológicas y la condición nutrimental de las plantas adultas de agave que los productores eligen para la elaboración del mezcal y que éstas han desarrollado en condiciones ambientales limitantes.

 

Materiales y métodos

La investigación se realizó en cuatro localidades del estado de Oaxaca, de las cuales Santa Catarina Minas y San Antonino Castillo Velasco, se ubican en el distrito político de Ocotlán de Morelos; Soledad Salinas, en el distrito de Tlacolula de Matamoros y Xitlapehua, en el distrito de Miahuatlán de Porfirio Díaz, en donde se realizaron recorridos junto con agricultores magueyeros, en terrenos donde se seleccionaron y cosecharon plantas adultas, las que el agricultor con base en su experiencia, determinó como adecuadas para la elaboración del mezcal.

Algunas características de estas plantas fueron: 1) que habían llegado a la etapa reproductiva e iniciado el desarrollo del escapo floral (quiote) el cual fue eliminado por el agricultor dos meses antes de la cosecha; realizar esta práctica en una etapa temprana del desarrollo del escapo floral promueve la acumulación de azúcares en la piña (tallo y bases de hoja); y 2) las hojas de mayor edad mostraban senescencia, coloración amarilla-rojiza. Se cosecharon 64 plantas adultas, de las cuales 30 fueron de Agave angustifolia Haw., conocido como maguey espadín y 34 fueron de diferentes variedades de Agave karwinskii Zucc.: maguey "largo" (ML), maguey "tripón" (MT), maguey "barril amarillo" (MBA), maguey "barril verde" (MBV), maguey "madrecuishe" (MM) y maguey "gordo" (MG). Las variedades corresponden a clasificaciones que los agricultores reconocen en A. karwinskii.

Cuando los agricultores cortaban las hojas con machete hasta dejar expuesta la piña (el tallo y base de las hojas), se evaluaron las características morfológicas de estas piñas: diámetro, longitud y peso. De cada planta cosechada se tomaron muestras de cinco hojas de la parte media de la roseta y aproximadamente 1kg de tejido de tallo de la parte media de la piña. Las muestras foliares y tallo de cada planta se guardaron por separado en bolsas de polietileno y llevaron al Laboratorio de diagnóstico ambiental del Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca (ITVO), en donde se analizaron. Para cuantificar el contenido de nutrimentos, las muestras se cortaron en fragmentos pequeños que se colocaron en bolsas de papel y secaron en estufa a 70 °C durante 72 h.

El material seco se pulverizó con un molino de martillo para su análisis químico que se realizó de acuerdo con el manual de procedimientos analíticos para suelo y planta, del laboratorio de fertilidad de suelos del Instituto de Recursos Naturales (IRENAT) del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas (Cuadro 1). El nitrógeno se determinó mediante método de combustión, en un Analizador Orgánico Elemental (Perkin Elmer 2400); el fósforo, mediante el método de Vanadato-Molibdato- Amarillo, en un Espectrofotómetro de Luz Ultravioleta Visible (Cintra 10); los elementos potasio, calcio, magnesio, sodio, cobre, hierro, manganeso y zinc, se determinaron mediante Espectrofotometría de absorción atómica, en un Espectrofotómetro de absorción atómica GBC 904 AA con llama acetileno por aspiración directa; los sulfatos, mediante el método de Turbidimetro, en un Espectrofotómetro de Luz Ultravioleta Visible (Cintra 10).

Para la determinación de carbohidratos se realizó la extracción del jugo de la piña en fresco, utilizando un extractor de jugos. Las muestras obtenidas se analizaron a través del método de Lane-Eynon, propuesta por la NOM-070-SCFI-1994 para determinar el contenido de azúcares reductores totales (ART). Para comparar las características de los tallos y el contenido nutrimental de hojas y tallos de Agave angustifolia Haw. y A. karwinskii colectadas en diversos sitios, se realizaron análisis de varianza de una vía (ANOVA), y comparaciones de medias utilizando la prueba de Tukey-Kramer, con nivel de significancia de 0.05. Las rutinas de análisis estadísticos se realizaron con el programa Info Stat versión 2008 (Di Rienzo et al., 2008).

 

Resultados y discusión

Se cosecharon un total de 64 plantas adultas de Agave, de las cuales 30 fueron de Agave angustifolia Haw (maguey espadín) y 34 plantas de siete variedades de Agave karwinskii Zucc. Se observaron grandes variaciones en los tamaños de las piñas cosechadas por los agricultores no sólo entre especies sino también dentro de especie, como se describe a continuación:

Las plantas de Agave angustifolia Haw. cosechadas en las comunidades de San Antonino Castillo Velasco, Soledad Salinas, y Xitlapehua, mostraron en general gran variación en el tamaño de sus piñas, con valores de peso fresco desde 31 a 133 kg, diámetros desde 20.15 hasta 60.47 cm y longitudes de 47 a 89 cm. Se determinó que la piña contiene en promedio 79.45% de humedad, de tal manera que en un cultivo de plantas adultas de A. angustifolia que estuviera establecido con 2 000 plantas ha^-1, las piñas de 80.87 kg de peso promedio tendrían almacenadas 128.5 t de agua, que muestra la eficiencia de la especie para absorber agua en condiciones donde ésta es escasa. Los datos indican que las plantas de tamaño mayor, 57 cm de diámetro y 119 kg peso, fueron las que se cosecharon en la localidad de Santa Catarina Minas, Ocotlán.

Los agricultores establecen las plantas de Agave karwinskii Zucc. en los límites de sus terrenos y les proporcionan cuidados mínimos. Una planta desarrolla en su base varios hijuelos de rizoma, que son heterogéneos en tamaño después de dos años de establecida. Los tallos de las plantas adultas de esta especie presentan consistencia leñosa, de tal manera que para cortarlas los agricultores utilizaron ya sea hacha e incluso motosierra, posteriormente para eliminar las hojas localizadas en la mitad superior del tallo usaron machetes.

Las plantas de A. karwinskii cosechadas en campo en las tres localidades, mostraron en general, gran variación en el tamaño de sus tallos, pues tenían pesos frescos de 8 a 57 kg, diámetros de 12 a 35 cm y longitudes de 34 a 178 cm, observando que la variedad "madrecuishe" fue la que presentó estadísticamente el mayor diámetro y la variedad "maguey largo" la mayor longitud. La gran variación en tamaños observada puede ser a que las plantas se encuentran en hileras en los límites de los terrenos, y desarrollan varios hijuelos de rizoma en los que no se realizan aclareos para controlar la densidad de plantas y la competencia entre éstas. El contenido de humedad promedio de las 34 muestras de tallo llevadas a laboratorio fue de 69.45%. Las variedades "madrecuishe" y "gordo" tuvieron piñas con peso fresco y seco mayores pero no significativamente diferentes (Tukey, 0.05) a las piñas de las otras variedades de A. karwinskii mencionadas (ML, MT, MBA y MBV) (Cuadro 2).

De acuerdo con los datos de peso fresco de las piñas de Agave angustifolia, si en una hectárea se cosecharan 1 500 plantas con piñas que pesen 80.87 kg en promedio, se tendría un rendimiento de peso fresco de 121.305 t ha^-1; este dato se encuentra entre los reportados para el rendimiento desde 100 a 142 t ha^-1 de peso fresco de piñas de Agave tequilana, que en Jalisco llaman cabezas (Núñez et al., 2011).

Contenido nutrimental en tejido foliar

Se determinó que en los tejidos foliares de plantas adultas de Agave angustifolia, los macroelementos Ca y Mg, y el microelemento Fe son los que estuvieron en mayor concentración. Las hojas de las plantas cosechadas en la localidad de Santa Catarina Minas tuvieron contenidos significativamente (Tukey-Kramer, α= 0.05) mayores de N, K y Mn, que las hojas de plantas cosechadas en las otras comunidades, mientras que las plantas cosechadas en Soledad Salinas tuvieron mayor contenido de Ca. Las hojas de las plantas cosechadas en San Antonino tuvieron comparativamente mayor contenido de Na y Fe (Cuadro 3).

En A. karwinskii, las hojas de las plantas cosechadas en las tres comunidades no mostraron diferencias significativas en sus contenidos de N, P, K, Ca, Mg y SO₄. Las plantas cosechadas en Santa Catarina Minas tuvieron significativamente más Mn y Zn, que las hojas de las plantas cosechadas en Xitlapehua (Cuadro 4).

Las hojas de las plantas de Agave karwinskii cosechadas en las diferentes localidades, no mostraron diferencias significativas en el contenido de N, P, K, Ca, Mg, SO₄^-2, Cu y Fe (Cuadro 5). Las hojas de las plantas cosechadas en San Antonino tuvieron significativamente (Tukey-Kramer, α= 0.05) más Na que las hojas de plantas colectadas en las otras comunidades, mientras que las hojas de plantas cosechadas en Santa Catarina Minas tuvieron significativamente más Zn, que las hojas de plantas cosechadas en Xitlapehua.

Al comparar el contenido nutrimental entre las variedades de Agave karwinskii Zucc. se encontró que en general las hojas de plantas de las diversas variedades no mostraron diferencias significativas (Tukey-Kramer, 0.05) en los contenidos de elementos (Cuadro 5). Al comparar los contenidos de nutrimentos en tejidos foliares de A. angustifolia y A. karwinskii se encontró que las hojas de plantas de ambas especies, no mostraron diferencias significativas (Tukey- Kramer, α= 0.05) en su contenido de N, P, K, Cu, Fe y Mn, mientras que las hojas de A. karwinskii tuvieron significativamente más concentración de Ca, Mg, SO₄ y Zn., pero menor contenido de Na (Cuadro 6).

No hay datos publicados sobre contenidos de nutrimentos en plantas adultas de estas dos especies de agave. La condición nutrimental de la planta y de manera más notable en el contenido de N, influye en la productividad de la planta de Agave (Quero y Nobel, 1987). Nobel (1998), reportó que el clorénquima de los agaves (no especifica las especies) contienen los siguientes macronutrientes expresados en mg g^-1:12 de N, 2.1 de P, 18 de K, 37 de Ca y 7 de Mg. En cuanto a los micronutrimentos expresados en mg kg^-1: 43 de Na, 4 de Cu, 77 Fe, 30 Mn y 26 de Zn.

Enríquez et al. (2009), reportaron que diferentes grupos de plantas jóvenes de A. angustifolia que crecieron seis meses en vivero durante los cuales tuvieron disponibilidad a cantidades diferentes de nutrimentos ya sea minerales u orgánicos, aquellas plantas que recibieron mínima disponibilidad y plantas que recibieron mayor disponibilidad de nutrimentos tuvieron en sus hojas (mg g^-1) 13.7 y 21.2 N, 3.2 y 1.9 P, 22.5 y 20.6 K, 39.4 y 37.2 Ca, 13.0 y 8.9 Mg, respectivamente, las cuales acumularon 13.9 y 37.8 g de biomasa total.

Los datos anteriores y los resultados de este estudio sugieren que el tamaño que tuvieron las plantas y particularmente sus piñas, pudo deberse en parte a la fertilidad del terreno en que crecieron, pues las plantas de A. angustifolia cosechadas en Santa Catarina Minas tuvieron mayor contenido de N en sus hojas y desarrollaron piñas de mayor tamaño y peso, que plantas de la misma especie cosechadas en las otras localidades.

Contenido nutrimental en tallos (piña)

El contenido nutrimental en las piñas de Agave angustifolia Haw. cosechadas en la localidad de Santa Catarina Minas fue mayor que el de las plantas cosechadas en la localidad de Soledad Salinas, con excepción del Cu (Cuadro 7). Sin embargo, el contenido de los elementos que mostraron diferencias altamente significativas (Tukey-Kramer α= 0.01) entre las localidades fueron el Mg, Na, Fe y Mn.

En general las plantas de Agave karwinskii presentaron en sus piñas altos contenidos en Ca, Na, Fe y Zn, siendo las piñas de las variedades "madrecuishe" y "gordo" los que tuvieron las mayores concentraciones de estos elementos (Cuadro 8). El maguey "gordo" tuvo mayores contenidos de P, SO₄ y Na, mientras que el maguey "madrecuishe" tuvo mayor cantidad de Ca en la piña.

Comparación del contenido nutrimental de piña entre las dos especies de agave

En ambas especies, los macronutrimentos presentes en mayor concentración fueron el N y Ca; sin embargo, estadísticamente no hubo diferencia en el contenido de estos elementos entre las especies. Los tallos de A. karwinskii tuvieron el contenido más alto de K, mientras que las piñas de Agave angustifolia tuvieron significativamente (Tukey-Kramer α= 0.01) mayor concentración de Na y SO₄^-2 (Cuadro 9).

Comparación del contenido nutrimental en hoja vs tallo de agave

En Agave angustifolia Haw la mayoría de macronutrimentos excepto SO₄^-2 se encontraron en mayor cantidad en las hojas (Cuadro 10), que en el tallo. En el tallo se encontró mayor concentración de Na, Cu, Fe y Zn. Tendencia similar se encontró en A. karwinskii (Cuadro 11).

Contenido de azúcares reductores totales en piñas

En la presente investigación el contenido promedio de ART en jugo crudo fue 21.16% ± 3.15 para A. angustifolia y 27.29% ± 1.34 para A. karwinskii. De acuerdo a Granados (1993) y Téllez (1998) los azúcares reductores que están presentes en la piña de una planta adulta de agave, constituyen entre 20 y 30% del peso fresco. Bautista et al. (2001) encontraron que las piñas crudas de Agave tequilana Weber tienen de 25 a 30% de azúcares reductores.

Guerra et al. (2001), encontraron que las hojas de Agave brittoniana T, tienen 330.04 mg g^-1 de azucares reductores. Montañez et al. (2011), reportaron que con base seca los carbohidratos fueron el principal componente de todas las fracciones del agave y para el caso de Agave tequilana Weber la cabeza tuvo 80.20% de azucares reductores totales (ART), las bases 56.36% y las puntas 26.3% de ART. Núñez et al. (2012), reportaron 34% de azúcares reductores en piñas (cabezas crudas) de Agave cocui Trelease.

De acuerdo a los estudios citados, se observa variación en el contenido de ART en los agaves, sin embargo esto se explica debido factores extrínsecos (tipo de especie, edad de la planta, manejo del cultivo, condiciones ambientales en las que se desarrolla la planta etc.) y los factores intrínsecos (porción del agave que se utiliza para el análisis, ya sea hojas o tallos, e incluso fracciones de éstas y el método utilizado para la determinación de los carbohidratos.

La relación existente entre el peso fresco de la piña y la concentración de ART, se consideran entre los indicadores más representativos de la acumulación de biomasa en los agaves, que constituyen el mayor interés para los productores, ya que al cosechar piñas con peso mayor sería posible obtener cantidad superior de azúcares reductores para la producción de mezcal u otros usos.

 

Conclusiones

Las piñas de A. angustifolia cosechadas presentaron gran variación en tamaño y peso, según la localidad en que creció la planta. Las piñas de Agave angustifolia Haw fueron de mayor peso y diámetro, pero menor longitud que las piñas de Agave karwinskii.

Las plantas adultas de A. angustifolia y A. karwinskii tuvieron en sus hojas mayor contenido de N, P, K, Ca y Mg que en el tallo, mientras en este último se encontró cantidad superior de SO₄^-2. El contenido de Ca, Mg, Zn y SO₄^-2 en los tejidos foliares de Agave karwinskii fue mayor que en Agave angustifolia Haw.

En las plantas adultas de A. angustifolia y A. karwinskii los azúcares reductores totales constituyeron 21.16% y 27.29% del peso fresco de la piña.

 

Literatura citada

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