Introducción

Los productos forestales no maderables constituyen un recurso que ha sido ignorado por los tomadores de decisiones, ya que existen grandes dificultades para desarrollar sistemas de plantación, producción, aprovechamiento y cosecha, así como mecanismos para incentivar su comercialización y uso sustentable. Las comunidades arbustivas de las regiones áridas y semiáridas han sido denominadas en conjunto como matorral xerófilo y ocupan alrededor de 40% de la superficie del país ( ^{HYPERLINK \l "mkp_ref_011"} ). La cantidad de especies no maderables utilizadas es muy reducida, sin embargo tienen tal potencial y diversidad que las coloca como una alternativa económica sustentable de desarrollo para los pobladores.

Este tipo de vegetación se utiliza en la construcción y para elaborar textiles, combustible, alimento, planta medicinal y de ornato. Algunas especies han sido objeto de explotación intensiva por el comercio y la industria, lo que ha afectado la densidad natural de este ecosistema y puesto en peligro de extinción algunas especies. Paradójicamente, muchos poseedores del recurso consideran que carece de valor, por lo que realizan remociones indiscriminadas. El aprovechamiento adecuado de los recursos naturales renovables es uno de los problemas que más preocupan en la actualidad, de ahí la necesidad de reconocer con amplitud los usos que puedan tener las especies y atender los problemas relacionados con su manejo y conservación ( ^{HYPERLINK \l "mkp_ref_005"} ). Los árboles de uso múltiple son uno de los componentes esenciales de cualquier sistema agroforestal, por lo que es importante conocer las especies nativas de cada región, como las de zonas áridas y semiáridas del país.

El mezquite (Prosopis laevigata) y el huizache (Acacia farnesiana) son dos de las especies más frecuentes y sobreexplotadas, de las cuales se puede obtener una gran cantidad de productos, como harina, miel, goma, carbón, medicamentos, artesanías y forraje. Aprovecharlas en forma racional mediante la investigación, para definir usos adecuados, programas de fomento, conservación y explotación, permitiría mejorar el nivel de vida de los habitantes de aquellas regiones áridas y semiáridas ( ^{HYPERLINK \l "mkp_ref_003"} ). Las gomas del mezquite y huizache, pueden ser un insumo de las industrias cosmética, medicinal y alimenticia, y podrían reducir la alta demanda que tiene la goma arábiga, presentando una alternativa de uso industrial ( ^{HYPERLINK \l "mkp_ref_009"} ).

Una ventaja de las primeras es que su producción no implica cortar el árbol completo. Actualmente, la goma de las especies mencionadas se produce en el norte del país, donde se recolecta en forma empírica: sólo la exudada de forma natural, no se aplica ningún método silvícola para su producción. Esta investigación incluye la propuesta de implementar un sistema de recolección de la goma con el apoyo de un tratamiento hormonal a base de etileno que estimula la fisiología del árbol, el cual tiene como resultado la aceleración de la secreción de goma. El experimento se llevó a cabo en una plantación agroforestal del INIFAP- Campo Experimental Bajío de Celaya, Guanajuato.

El objetivo es potencializar el uso de las resinas de Prosopis laevigata y Acacia farnesiana en sustitución de la goma arábiga que actualmente es usada en el mercado como conservador natural de alimentos. Kader et al. (2006) han realizado estudios de composición bioquímica de la goma arábiga y goma de Acacia spp. y Prosopis spp. encontrando similitudes importantes. El presente estudio pretende generar tecnología de bajo costo para la extracción de goma de mezquite y huizache y con ello proporcionar una alternativa de desarrollo productivo en sistemas agroforestales y en zonas de temporal.

Materiales y métodos

La presente investigación se llevó a cabo en dos fases: de gabinete y de campo. La primera comprendió la revisión de la literatura durante todo el proceso de investigación y/o experimentación. La de campo se dividió en etapas como: localización y características generales del área experimental; manejo de la plantación y unidades experimentales, diseño experimental y análisis; aplicación de tratamientos en campo; y, finalmente, colectas de la goma y análisis.

El trabajo se desarrolló en el Campo Experimental Bajío (CEBAJ), perteneciente al Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), localizado en el km 6.5 de la carretera Celaya-San Miguel de Allende s/n, col. El Roque Celaya, C. P. 38110, Celaya, Guanajuato.

Figura 1 Localización del área del CEBAJ- INIFAP. 

Las coordenadas del CEBAJ son 20o 32’ de latitud norte y 100o 48’ de longitud oeste, altitud de 1 752 msnm; la precipitación y temperatura media anual son 578 mm y 19.8 oC, respectivamente (Guanajuato Produce, 2012). El periodo de sequía comprende de noviembre a mayo; en junio cae la primera lluvia y se registra la temperatura más alta del año. La precipitación más alta se registra en julio, aunque se considera baja en comparación con regiones del sur de México. El suelo se clasifica como vertisol, con textura arcillosa, pH de 7.8, con un contenido de materia orgánica de 2.31%, nitrógeno N 5.6 mg kg^-1, fósforo P 12.3 mg kg^-1 y potasio K, 1 016 mg kg^-1.

El área agroforestal experimental del INIFAP Bajío de Celaya, tiene varias parcelas con diferentes especies arbóreas nativas del semiárido mexicano. Las plantaciones agroforestales tienen 10 años de establecimiento en el campo experimental, sin manejo alguno, expuestas a las condiciones naturales propias del ambiente semiárido. La superficie donde se ubican los tres bloques de mezquite es el denominado lote 26 del campo experimental del Bajío. En otra área del campo experimental se ubica el lote 34, denominado Arboretum, donde se localiza el huizache.

Cada bloque de mezquite tiene dimensiones de 12 m x 15 m, con un espaciamiento de 6 m entre surco y 3 m entre individuo; cada bloque tiene 15 individuos que hacen un total de 45 que se muestrearon. Por su parte, los bloques de huizache tienen una dimensión de 6 m x 15 m, con un espaciamiento de 3 m entre surcos y 3 m entre individuos; cada parcela tiene 15 individuos, de los cuales sólo muestreamos 12, debido a que en cada parcela había tres individuos que participaban en otra experimentación; por lo mismo, el experimento se llevó a cabo con un total de 36 individuos. Durante la fase de campo se consideraron características lo mas similar posible de las unidades de muestreo (Vernon et al., 2000). A partir de 0.6 m aproximadamente de la base del tallo principal se realizó la incisión donde se aplico el tratamiento.

Los árboles tuvieron un rango de 0.08 a 0.13 m de diámetro, y de altura 2.5 a 5 m, por lo que se consideró una categoría óptima diamétrica y una altura favorable para realizar el aprovechamiento de ambas especies (mezquite y huizache). Para esta actividad se utilizó una forcípula o cinta diamétrica y una regla o estadal de 2 m. En cuanto a las ramas secundarias, las heridas se realizaron a la altura del pecho. Se observó el estado fenológico de ambas plantaciones agroforestales, considerando que se encontraban despertando de su dormancia de invierno. En general los árboles se encontraron estresados, sin gran cantidad de follaje y sin florescencia.

El diseño experimental fue de bloques al azar (DBA), con cinco tratamientos, tres repeticiones y tres unidades muestra por tratamiento (árbol). Posteriormente, de esa misma manera (al azar) se realizó para cada uno de los bloques y/o repeticiones de cada una de las especies estudiadas los diferentes tratamientos. Para el análisis estadístico se utilizó el programa de SAS, versión 9.3 con DBA. Después de registrar las observaciones, diámetro, altura y estado fenológico, se prosiguió a la aplicación de tratamientos:

T1= exudado en forma natural (testigo) T2= incisión con aplicación de etileno en concentración a 10% (Wilde, 1971), en tronco principal a 0.6 m de la base

T3= incisión con aplicación de etileno en concentración a 10% (Wilde, 1971), en rama secundaria T4= incisión en tronco principal a 0.6 m de la base, sin aplicación hormonal T5= incisión en rama secundaria sin aplicación hormonal.

La aplicación de los tratamientos se realizó una sola vez. Para mezquite el 20 de marzo de 2012 y para huizache al día siguiente, cuando los árboles comienzan a despertar de su dormancia de invierno. Se etiquetó a cada individuo o unidad experimental (árbol) con su respectivo tratamiento asignado al azar.

Para la incisión o herida en el tronco principal o rama secundaria se utilizó un cincel y un martillo que perforó a una profundidad de 1 cm aproximadamente para no interferir de manera negativa en el flujo de agua y nutrientes del árbol. La incisión se hizo a un ángulo de 45°. También se usó una jeringa de 3 ml con aguja, un recipiente, etileno (ethrel) en proporción a 10%; es decir, se homogeneizó con 0.5 ml de agua destilada y 0.5 ml de etileno para los tratamientos que así lo requirieron (T2 y T3) y únicamente incisión en T4 y T5. La colecta se realizó mensualmente en los tres meses posteriores a la aplicación, en la estación de verano. Con el objetivo de proporcionar el tiempo suficiente de recuperación a la especie para la siguiente exudación de la goma, en los árboles experimentales de huizache y de mezquite se realizaron tres fechas de colecta: 18 y 19 de abril (f1), respectivamente; 17 de mayo (f2) y 20 de junio (f3) del mismo año.

En la colecta se utilizó una pequeña espátula para despegar la goma que ya se había solidificado por fuera formando grandes aglomerados o terrones, aunque por dentro se encontraba fresca. Posteriormente se dejó secar sobre bolsas de papel de estraza mientras se despegaban y colectaban los demás terrones de goma. La colecta de los terrones pequeños fue sencilla, ya que se despegaban fácilmente y su extracción se realizó manualmente. También fue necesario un plumón para identificarlos correctamente. El traslado de campo al laboratorio se realizó en las bolsas de papel de estraza. Para pesar ambas gomas se utilizó una balanza granataria, registrando los resultados en una base de datos. Posteriormente se llevaron a laboratorio para su análisis y determinación de calidad según especie, época y tratamiento.

Hasta ese momento no se encontró en la literatura la aplicación de etileno en algún sistema agroforestal o cualquier manejo con tratamiento en árboles, sin embargo sí se detectó su uso para la maduración de frutas. En esta investigación se consideró la aplicación de etileno en dos tratamientos con el fin de observar el comportamiento de los árboles y acelerar la emanación del exudado, estimulación que obedeció a sus condiciones de estrés. También se registró el vigor y fisiología del árbol antes y después de la aplicación del etileno así como la parte que exudó la mayor cantidad de goma.

La clasificación de las gomas se hizo visualmente de acuerdo a su integridad (entera, fraccionada o pulverizada), tamaño (mayor a 1 cm), tonalidad de lágrima (clara, obscura, negra) e impurezas, utilizando el modelo propuesto por Yolanda l. López Franco, del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (ACCIAD AC) y CONAFOR, en julio de 2009. Dicho procedimiento se realizó para ambas especies. Una vez clasificadas, se pesaron 20 g de cada una de la categoría A y se colocaron en bolsas chicas de papel encerado para ser llevadas al laboratorio de biotecnología de alimentos del INIFAP-Cebaj. ( HYPERLINK \l "ch1" y HYPERLINK \l "f2" ).

Cuadro 1 Clasificación manual de las gomas de mezquite 

A continuación se muestran las imágenes de la clasificación de las gomas:

Figura 2 Clasificación manual de las gomas. 

Para determinar el análisis químico proximal, se siguieron los siguientes métodos:

Proteína cruda. El contenido de proteína total se determinó, de acuerdo con ^{HYPERLINK \l "mkp_ref_015" )}, por el método de Micro-Kjeldahl.

Humedad. El contenido de humedad se determinó de acuerdo con la AOAC (¹⁹⁹⁰).

Cenizas. El contenido de cenizas se determinó de acuerdo con la AOAC (¹⁹⁹⁰). La ceniza de un producto alimentario es el residuo inorgánico que queda después de quemar la materia orgánica. La cantidad de cenizas representa el contenido total de minerales en los alimentos.

Extracto etéreo. El contenido de extracto etéreo se determinó de acuerdo con la AOAC (¹⁹⁹⁰); la denominación extracto etéreo corresponde al empleo de hexano como disolvente.

Fibra dietaría total. Se utilizó el método gravimétrico enzimático descrito por ^{HYPERLINK \l "mkp_ref_010" )} con ligeras modificaciones.

Carbohidratos. Este componente se determinó por la diferencia de peso con 100 g de muestra, restando la suma del contenido de proteína, extracto etéreo, cenizas y fibra dietaría total.

Taninos. Se cuantificaron los taninos condensados de acuerdo al ensayo de vainillina de Desphande y Cheryn (1985).

Resultados y discusión

Los meses de recolección de datos fueron en abril, mayo y junio, para evitar que la lluvia escurra la goma. La cantidad de GM para cada una de las unidades experimentales se muestra en el ( HYPERLINK \l "ch2" ).

Cuadro 2 Producción de goma de mezquite (GM). 

f1= 18 de abril; f2= 17 de mayo y f3= 20 de junio, goma (g)= rendimiento, cantidad de goma obtenida. Fuente: elaboración con datos tomados en el Campo Experimental Bajío INIFAP 2012.

Para la GH se registraron ( HYPERLINK \l "ch3" ) las siguientes cantidades de las unidades experimentales.

Cuadro 3 Producción de goma de huizache (GH). 

f1= 19 de abril; f2= 17 de mayo y f3= 20 de junio, Goma (g)= rendimiento,cantidad de goma obtenida. Fuente: Elaboración con datos tomados en el CampoExperimental Bajío. INIFAP 2012.

Enseguida se muestra un gráfico comparativo ( HYPERLINK \l "f3" ), para resaltar la diferencia de rendimiento entre el exudado de la GM y GH.

Figura 3 Rendimiento de la producción de GM y GH. 

Los resultados de los HYPERLINK \l "ch2" y 3 muestran que la emanación de goma en cantidad más promisoria fue con la especie de Acacia farnesiana ya que se registró una cantidad de 1 077 y 1 050 g aproximadamente. Se realizó un análisis de varianza con el programa Statyscal Analisis System (SAS, 2010), versión 9.0, con el siguiente modelo estadístico de diseño de bloques al azar: Yij = μ +Ti + βj + Eij ( HYPERLINK \l "ch4" ).

Cuadro 4 ANOVA de goma de mezquite (GM). 

Los resultados del huizache se presentan en el HYPERLINK \l "ch5" .

Cuadro 5 ANOVA de goma de huizache (GH). 

Encontrando que para ambas gomas no existen diferencias significativas para bloques mostrando altos valores de significancia para tratamientos.

Los análisis químicos proximales se realizaron a finales de junio y julio de 2012, en el INIFAP-CEBAJ en el laboratorio de biotecnología de alimentos, con los métodos descritos en el siguiente HYPERLINK \l "ch6" .

Cuadro 6 Variables y métodos realizados para el análisis proximal. 

En los resultados obtenidos por cada variable se pueden observar y analizar en el HYPERLINK \l "ch7" .

Cuadro 7 Composición química proximal de la goma de mezquite y huizache. 

Fuente: elaboración con datos obtenidos en laboratorio de biotecnología.

La similitud entre la goma arábiga y de mezquite es conocida, pero no, con la goma de huizache, que según los resultados obtenidos en su composición química proximal, la supera en calidad. La GM no está aprobada por la FDA y FAO- WHO, CODEX. Aunque en México ya fue aprobada por la Secretaría de Salud (SS) en 1996 para su uso en alimentos procesados; en especial en la industria refresquera. Tanto la goma de mezquite, huizache y la arábiga contienen compuestos polifénolicos o taninos; sin embargo no se ha observado que presente riesgo a la Salud de la población ( ^{HYPERLINK \l "mkp_ref_008"} ). Los estándares mínimos para la goma arábiga de buena calidad han sido definidos en la Farmacopea de los Estados Unidos, Edición XVII (1965) de la siguiente forma: 4% de cenizas totales (máximo), 0.5 % de cenizas insolubles al ácido (máximo), 1% de residuo insoluble en agua (máximo). En el HYPERLINK \l "ch8" se realiza la comparación respectiva en cuanto a los parámetros establecidos para cada una de las gomas.

Cuadro 8 Comparativo de parámetros de goma de mezquite, goma de huizache y goma arábiga. 

*NR= no reportado. Fuente: elaboración con datos de laboratorio CEBAJ del INIFAP, Celaya, Guananjuato.

Es importante mencionar, que ambas gomas son potencialmente sustitutas de la goma arábiga pues cumplen con todas las especificaciones e incluso son superadas en algunos parámetros.

Conclusiones

El mezquite y huizache respondieron en forma satisfactoria a la aplicación de los tratamientos establecidos para acelerar la extracción de goma. Con la aplicación de etileno en los tratamientos 2 y 3 se obtuvieron mayores rendimientos de goma de mezquite y goma de huizache. Sin embargo, la cantidad de goma de huizache es mayor que la goma de mezquite presentando una relación de crecimiento de 5 a 1. También se comprobó mediante el análisis químico proximal que ambas gomas de mezquite y huizache tienen similitud e incluso mejora los parámetros requeridos por la Food and Drug Administration para el uso de la goma arábiga en la industria alimenticia, las impurezas y los taninos son inferiores en las gomas de Acacia farnesiana y Prosopis laevigata encontrando en esta investigación valores de 0.15 y 0.27% respectivamente; mientras que en la goma arábiga contiene hasta 0.49% de taninos.

Por lo que ambas gomas (de mezquite y huizache) pueden ser un producto sustituto. Sin embargo, es importante mencionar que aunque la goma de mezquite ya fue aprobada en México para su uso en la industria alimenticia por la Secretaría de Salud desde 1996; aún existen retos importantes para la aprobación por la Food and Drug Administration y otras dependencias europeas para poder competir a nivel mundial. Es posible adoptar este manejo con etileno en comunidades productoras de ambas leguminosas; es decir, que árboles de mezquite y de huizache localizados de manera silvestre pueden ser manejados con dicho sistema y ser revalorizados como árboles y arbustos de usos múltiples importantes como lo es la extracción de sus gomas, restauradores de procesos erosivos en el suelo (fijadores de nitrógeno), forraje (alimentación para ganado) miel, carbón. Además de constituir un ingreso considerable para las comunidades de zonas áridas y semiáridas del país.