Establecimiento del cultivo y condiciones de crecimiento

El estudio fue establecido en un invernadero de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro-Unidad Laguna (UAAAN-UL); ubicada en la carretera a Santa Fe; Periférico Km 1.5 en la ciudad de Torreón; Coahuila; en las coordenadas 25°31’11” N y 1003°25’57” O; a una altitud de 1230 m. El invernadero es semicircular con cubierta de acrílico y con un sistema de regulación térmica automático con una temperatura promedio de 35ºC y humedad relativa de 60 %. La variedad de tomate evaluada fue Juan Pablo (US AGRISEEDS^®); tipo saladette de crecimiento indeterminado; a una densidad de 4 plantas por m²; estableciendo una planta por bolsa. Las plantas se establecieron en bolsas de plástico de 20 L; llenadas sobre la base de volumen. El sistema de cultivo fue a un tallo; con podas semanales y el control fitosanitario se realizó de manera preventiva; utilizándose insumos aprobados por la normatividad internacional de producción orgánica ^{(NOP; 2002; 5)}. El sistema de riego utilizado fue por goteo y según la etapa fenológica varió de 0.5 a 2.0 L bolsa. La polinización se realizó diariamente entre las 12:00 y 14:00 h de manera mecánica con un vibrador eléctrico; al inicio de la antésis de las flores. Cada tratamiento estuvo conformado por 15 repeticiones (una maceta por repetición); distribuidas en un diseño completo al azar. El análisis de la composta utilizada se muestra en el Cuadro 1.

Tratamientos

Los sustratos evaluados definieron los tratamientos; los cuales consistieron en diferentes porcentajes de composta de ganado bovino (C) mezclada con “arena de río” (A) como medio inerte: 25:75; 50:50; 75:25 (C:A); se utilizó solución nutritiva Steiner como control. La arena de río utilizada en todos los tratamientos se esterilizó con una solución al 5 % de hipoclorito de sodio y posteriormente se secó al ambiente durante tres días.

Variables de calidad biofísica

Rendimiento. Se cosecharon los frutos de 15 plantas o repeticiones por tratamiento; del primero al octavo racimo; cuando el fruto presentó un color rojo intenso.

Peso promedio por fruto. Los frutos fueron cosechados de seis plantas por tratamiento y dos de cada racimo y se pesaron con balanza Ohaius Valor^TM.

Tamaño de fruto (diámetro polar y ecuatorial); espesor de pericarpio. Se utilizó Vernier (Truper; 14388; México) para medir seis plantas por tratamiento y dos frutos de cada racimo.

Indice refractométrico (°Bx). Se determinó con un refractómetro manual de 0 a 32 % (Atago^® Master 2311).

Variales de calidad nutracéutica

Licopeno. La determinación de licopeno se realizo de acuerdo al método propuesto por ^{Carrilo-López y Yahia (2014; 2721)}. Se tomaron muestras de tomate en etapa madura color rojo intenso firme. Para la extracción de licopeno se obtuvieron muestras de 10 g de tomate fresco. Se añadió una solución de tetrahidrofurano y metanol (1:1 v/v THF:MeOH) y la suspensión se filtró al vacío. El filtrado se trasladó a un embudo de separación y se agregaron éter de petróleo y una solución de NaCl al 10 %; posteriormente se mezclaron agitando cuidadosamente. La capa superior de éter de petróleo se lavó con 100 mL de agua. La fracción etérea se transfirió a un matraz de 50 mL y se evaporó hasta sequedad en una estufa de vacío marca Napco durante 12-14 h a una presión absoluta de 60 mm de Hg y a 50°C. El residuo se redisolvió hasta un volumen final de 6 mL con hexano. Se filtró y se analizó por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) en un cromatógrafo Agilent 1100 Series; en el que se instaló una columna C₁₈ Supelco Discovery (15 cm x 4.6 mm y 5 μm) en fase reversa. Se utilizó un sistema de fase móvil isocrático compuesto por acetonitrilo: metanol: 2 propanol (38:60:2 v/v/v). La velocidad de flujo fue de 1 mL min^-1 y se inyectaron 20 μL de la muestra. El licopeno se cuantificó a una longitud de onda de 470 nm. La identificación del licopeno se basó en el tiempo de retención del estándar de licopeno de la marca Sigma. La concentración del estándar fue de 50 μg /mL^-1. Todo el proceso se efectuó bajo luz reducida. El cálculo de la concentración de licopeno se realizó tomando como base la relación entre la concentración conocida del estándar y el área del valor máximo (pico) correspondiente y se reportó como mg de licopeno por 100 g de peso fresco (mg 100 g^-1 PF).

Capacidad antioxidante total. Para la determinación de la capacidad antioxidante total de las muestras se aplicó el método ^{Brand-Williams (1995; 28)} con ligeras modificaciones. La solución de radical libre 1;1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH) (Aldrich; St. Louis MO; EEUU.) se preparó en un matraz completamente cubierto con papel de aluminio con DPPH+ (5 mg 100 mL^-1 de etanol grado analítico). La mezcla se agitó vigorosamente y el matraz se mantuvo cubierto para evitar la degradación rápida. 300 μL de muestra del extracto etanólico diluido en tubos de ensayo por triplicado y 1;200 μL de agua destilada se agitó a 504 g durante 10 s. Se añadió 1 mL de DPPH+ y agitó con vórtex de nuevo a 504 g durante 10 s. Las lecturas se realizaron a 517 nm después de 90 min. La capacidad antioxidante total se calculó mediante una curva estándar con el antioxidante de referencia Trolox y los resultados se expresaron en μM equiv Trolox por 100 g de peso fresco (μM equiv Trolox 100 g PF^-1).

Análisis estadísticos. Los resultados obtenidos fueron analizados mediante un análisis de varianza con el programa estadístico SAS ^{(SAS Inst;1999)} y la comparación de medias de Tukey con p≦0.05 .

Calidad biofísica

Rendimiento. El número de frutos por planta y peso del fruto en conjunto determinan el rendimiento del cultivo de tomate. En el presente trabajo los tratamientos mostraron diferencias significativas en el rendimiento de las plantas (p ≤ 0.05). La solución nutritiva Steiner (control) mostró el mayor rendimiento por planta (RP) con 4.0 kg pl^-1. Sin embargo; en lo que respecta a fruto por planta (FP) y peso de fruto (PF); los valores mayores se obtuvieron del tratamiento 25:75 (C:A) (Cuadro 2). Lo anterior coincide con lo indicado en reportes que indican un mejor desarrollo y rendimiento del cultivo al utilizar cantidades inferiores a 30 % de composta como componente del sustrato ^{(Atiyeh et al.; 2000; 218}; ^{Moreno et al.; 2008; 104)}. Dicha respuesta puede atribuirse al mejoramiento de las propiedades físicas del sustrato ^{(Hernández et al.; 2008; 857)}; a la liberación gradual de nutrientes ^{(Ao et al.; 2008; 5007)}; asi como a la presencia de substancias naturales que consisten en bioestimuladores; reguladores de crecimiento y ácidos húmicos; generados por microorganismos presentes en la composta capaces de producir auxinas; citocininas y giberelinas ^{(Azarmi et al.; 2008; 1800)}. El conocimiento al respecto aun es limitado por lo que se debe de serguir estudiando; lo que si se sabe es que las diferentes especies cultivadas responden de manera diferencial a las dosis de composta o vermicomposta; por lo que no existe una dosis única ^{(Lazcano et al.; 2009; 946)}. Se observado que dependiendo de su origen y proporción en el medio de crecimiento será la capacidad de mejorar las propiedades físicas y químicas del suelo o sustrato y de nutrir al cultivo ^{(Chaoui et al.; 2003; 300)}.

^{Stanhill (1990; 14)} indicó que los rendimientos en esquemas de producción orgánica se reducen entre 10 y 30 % respecto a la agricultura convencional; debido principalmente a la baja disponibilidad de N en dicho sistema de producción ^{(Hartz y Johnstone; 2006; 40)}. Sin embargo; se debe considerar la combinación de la composta con otros materiales orgánicos; para incrementar el contenido nutrimental y lograr mayores rendimientos ^{(Gopinath et al.; 2009; 341)}. La composta podría representar una solución viable a la falta de fuentes orgánicas de nutrientes para el mercado de productos orgánicos ^{(Willer y Yussefi; 2007; 98)}. No obstante; la disminución en el rendimiento puede ser subsanado por el sobreprecio que tienen los productos orgánicos; además de sustituir el uso de fertilizantes inorgánicos; lo que disminuye los costos de fertilización y contribuye a la preservación del ambiente.

Tamaño de fruto; espesor de pericarpio y sólidos solubles totales. Se observaron diferencias significativas (p ≤ 0;05) para las mencionadas variables entre tratamientos (Cuadro 2). Los frutos de las plantas fertilizadas con la solución nutritiva y la relación de 25:75 (C:A) presentaron el mayor tamaño y espesor del pericarpio; el cual es una variable importante en virtud de que es la parte comestible del fruto y está relacionada con el peso del fruto; además; proporciona resistencia al transporte e incrementa la vida de anaquel ^{(Coelho et al.; 2003; 175)}. Sin embargo; al incrementar la proporción de composta en el sustrato; disminuye el tamaño del fruto; pero se acumulan los sólidos solubles. El incremento en los sólidos solubles al aumentar la salinidad en el medio radical fue demostrado por ^{Dorai et al. (2001; 371)}. La salinidad causa estrés osmótico cuando disminuye la energía libre del agua ^{(Azcón y Talon 2003; 76)}. Esto restringe la acumulación y absorción del agua en los frutos ^{(Plaut et al. 2004; 431)}. Para superar dicho problema los frutos sintetizan osmolitos para equilibrar la presión osmótica y evitar la deshidratación. Entre los distintos osmolitos sintetizados destacan algunos azúcares y ácidos ^{(Salisbury y Ross 1992; 105)}. Los sólidos solubles (°Bx) obtenidos por los tratamientos en estudio son considerados adecuados ya que los valores de referencia para el consumo en fresco; son como mínimo de 4.0 ºBrix ^{(Santiago et al. 1998; 61)}.

Calidad nutracéutica

Contenido de licopeno. Para esta variable no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos (Cuadro 3). En variedades comunes de tomate; la concentración de licopeno fluctúa de 3 a 12.2 mg/100 g de fruta madura ^{(Martínez-Valverde 2002; 326)}. ^{Arias et al. (2000; 1699)} analizaron el contenido de licopeno (mg/100 g PF) en tomates provenientes de cultivos hidropónicos en diferentes etapas de maduración y encontraron para la etapa verde un promedio de 0.116 mg; para la amarilla 1.445 mg; para la naranja 3.406 mg; para ligeramente rojo 4.95 mg; para rojo intenso suave el promedio fue 11.996 mg y para la maduración rojo intenso firme encontraron la mayor concentración con 12.2 mg. De acuerdo con ^{Candelas-Cadillo et al. (2006; 9)}; el contenido de licopeno en tomates puede variar significativamente con la maduración y en las diferentes variedades. Además; existen estudios que reportan el contenido de licopeno como una característica química intrínseca del fruto de tomate debido a su composición en carotenoides ^{(Periago et al.; 2001; 58)}; lo cual sugiere que el tomate es una fuente de dicho compuesto antioxidante; independientemente del sustrato utilizado. Sin embargo; la idea de que la modificación de ciertos factores afecta el metabolismo de los carotenoides en frutos de tomate tiene sentido porque numerosos tipos de carotenoides son antioxidantes; algunos de los cuales disipa el exceso de energía absorbida en el ciclo de la xantofila ^{(Luna-Guevara et al.; 2014; 54)}. Por lo anterior; desde el punto de vista agronómico los factores ambientales pueden ofrecer perspectivas promisorias de mejora para la acumulación de licopeno.

Capacidad antioxidante.

La capacidad antioxidante de frutas y verduras contribuye a la protección de algunas enfermedades. Además; el consumo de alimentos que tienen actividad antioxidante natural es una forma eficaz de lucha contra el daño oxidativo; las transformaciones no deseadas y la prevención de riesgos para la salud ^{(Becvort-Azcurra; 2012; 291)}. Al respecto; los resultados de este estudio mostraron diferencias significativas (p ≤ 0;05) para la capacidad antioxidante (CA). En el Cuadro 3 se observa que al aumentar la cantidad de composta en la mezcla del sustrato utilizado se incrementa la capacidad antioxidante. Los aumentos de vermicomposta en el sustrato podrían estar asociados a un incremento de salinidad del medio radical ^{(Illera et al.; 2012; 13)}; la cual a su vez disminuye la absorción de agua y de nutrimentos; lo que implica un estrés que afecta al metabolismo de la planta y mejora la calidad nutracéutica de los frutos ^{(Ruíz-López et al.; 2010; 102)}. Otro factor que pudo contribuir a las variaciones en la capacidad antioxidante de los frutos fue la baja disponibilidad de N en los sustratos; toda vez que cuando su disponibilidad es limitada; se afecta el balance de C/N en las plantas y se limitan también procesos metabólicos; incluyendo la síntesis de metabolitos secundarios; incluyendo compuestos terpenoides ^{(Sepúlveda-Jiménez et al.; 2003; 357)}. Por otra parte; en los sistemas orgánicos de producción los cultivos se encuentran bajo algún tipo de estrés; lo que promueve en la planta mecanismos de defensa y la producción de antioxidantes ^{(Winter y Davis; 2006; 118)}. Por lo antes expuesto; la respuesta antioxidante que sugieren los resultados puede estar relacionada con una alteración en el sistema antioxidante de las plantas; provocada por los cambios nutrimentales de los sustratos.