Fitociencia

 

Calidad de tomate (Solanum lycopersicum L.) producido en hidroponia con diferentes granulometrías de tezontle

 

Tomato (Solanum lycopersicum L.) quality produced in hydroponics with different particle sizes of tezontle

 

Cesar San Martín-Hernández^1*, Victor M. Ordaz-Chaparro¹, Prometeo Sánchez-García¹, María T. Beryl Colinas-Leon², Lizette Borges-Gómez³

 

¹ Edafología, Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo, México. *Autor responsable. (sanmartin.cesar@ colpos.mx).

² Universidad Autónoma Chapingo. 56230. Carretera México-Texcoco, km 38.5. (lozcol@gmail.com).

³ Instituto Tecnológico de Conkal. 97345. Conkal, Yucatan. Antígua carretera Mérida-Motul, km 16.3. (lizette_borges@hotmail.com).

 

Recibido: mayo, 2011.
Aprobado: marzo, 2012.

 

Resumen

La calidad del fruto de tomate (Solanum lycopersicum L.) es afectada por variaciones genotípicas, condiciones climáticas, y el sistema de producción empleado. El objetivo de este estudio fue evaluar la calidad física y química del fruto de tomate producido en hidroponía y tezontle como sustrato en cuatro tamaños de partícula: 3-5, 5-10, 10-20 y 20-30 mm de diámetro (tratamientos T1, T2, T3 y T4); mezclado con polvo y fibra de coco (PFC) en proporción 3:1. Se usaron contenedores de plástico con 24 L de sustrato en los cuales se trasplantaron tres plántulas de tomate. Durante el ciclo de cultivo de octubre de 2009 a abril de 2010, las plantas se regaron diariamente por goteo. La conductividad eléctrica (CE) y pH de la solución nutritiva en contacto con la raíz se monitoreó mensualmente. El diseño experimental fue completamente al azar, con tres contenedores por unidad experimental y cinco repeticiones por tratamiento. Se usaron frutos maduros en los análisis de: sólidos solubles totales (SST), acidez titulable (AT), relación SST/AT, CE, pH, porcentaje de jugo, firmeza y color (luminosidad, hue y croma). Se realizó un análisis de varianza y se usó la prueba de Tukey DHS (p≤0.05) para comparar las medias de los tratamientos. Los resultados mostraron que el tamaño de partícula de tezontle mezclado con PFC (3:1) no afectó (p>0.05) los SST, AT, relación SST/AT, CE, y croma del fruto, pero sí hubo diferencias (p≤0.05) en el pH y porcentaje de jugo, la luminosidad, hue y la firmeza del fruto. Por el suministro de agua, fácilmente disponible, se generó salinidad y alcalinidad en el sustrato, los cuales además de la temperatura, influyeron en los atributos de calidad fisicoquímica del fruto de tomate.

Palabras clave: Solanum lycopersicum L., atributos de calidad, granulometría del sustrato, salinidad, hidroponía.

 

Abstract

The quality of the tomato fruit (Solanum lycopersicum L.) is affected by genotypic variation, climatic conditions, and the production system used. The objective of this study was to evaluate the physical and chemical quality of the tomato fruit produced in hydroponics and tezontle (cooled molten rock in volcanic vent) used as substrate in four particle sizes: 3-5, 5-10, 10-20 and 20-30 mm in diameter (treatments T1, T2, T3 and T4); mixed with coconut dust and fiber (CDF) in a 3:1 proportion. Plastic containers were used with 24 L of substrate in which three tomato seedlings were transplanted. During the growing season from October 2009 to April 2010, the plants were drip-irrigated daily. Electrical conductivity (EC) and pH of the nutrient solution in contact with the root were monitored monthly. The experimental design was completely randomized, with three containers per experimental plot and five replicates per treatment. Mature fruits were used in the analysis of: total soluble solids (TSS), titratable acidity (TA), TSS/ TA ratio, EC, pH, juice percentage, firmness and color (lightness, hue and chroma). We conducted an analysis of variance and applied the HSD Tukey test (p≤0.05) to compare the treatment means. The results showed that the particle size of tezontle mixed with CDF (3:1) did not affect (p>0.05) SST, AT, SST/AT ratio, EC, and chroma of the fruit, but there were differences (p≤0.05) in the pH and the juice percentage, brightness, hue and the fruit firmness. By water supply, easily available, salinity and alkalinity were generated in the substrate, which in addition to temperature influenced the physicochemical quality attributes of the tomato fruit.

Key words: Solanum lycopersicum L., quality attributes, substrate granulometry, salinity, hydroponics.

 

INTRODUCCIÓN

La calidad, se evalúa por la apariencia, color, textura, valor nutricional, composición en madurez de consumo, seguridad (sanidad), sabor y aroma. El sabor es medido por los sólidos solubles y ácidos orgánicos (Kader, 2002; Cantwell et al., 2007). La calidad postcosecha y la vida de anaquel de los frutos de tomate (Solanum lycopersicum L.) son controlados por el estado de madurez en la cosecha (Alam et al., 2006; Padmini, 2006). El sabor del tomate es el resultado de diversos componentes aromáticos volátiles y no volátiles y de una compleja interacción entre éstos (Yilmaz, 2001). Para un sabor mejor se requiere un contenido alto de azúcares y ácidos; un contenido alto de ácidos y bajos de azúcares produce un sabor ácido, uno alto en azúcares y bajo en ácidos dan un sabor suave, y ambos bajos dan un fruto insípido (Grierson y Kader, 1986). Los frutos de tomate contienen: azúcares reductores como fructosa y glucosa y trazas de sacarosa que constituyen 53 a 65 % de los sólidos solubles, ácidos, cítrico (9 %) y málico (4 %) principalmente, la vitamina C (ácido ascórbico), aminoácidos (2-2.5 %), carotenoides, compuestos volátiles responsables del aroma, sales minerales (8 %) y sustancias pécticas de la pared celular (Davies y Hobson, 1981; Petro-Turza, 1986).

Los tomates son frutos climatéricos y su maduración es acompañada por cambios en el sabor, textura, color y aroma. Durante este proceso se degrada la clorofila y se sintetizan carotenoides, como el licopeno (antioxidante que da el color rojo) y el β-caroteno (precursor de la vitamina A), giberelinas, quinonas y esteroles (Fraser et al., 1994). El fruto pierde firmeza debido a cambios físicos y químicos asociados con la degradación de la pared celular y la solubilización de las pectinas por las enzimas pectinesterasa (PE), poligalacturonasa (PG) y pectatoliasa (PL) (Marín-Rodríguez et al., 2002; White, 2002).

Poco se conoce de la calidad del fruto de tomate producido en sustratos inertes y condiciones hidropónicas. Por tanto, el objetivo de este estudio, fue evaluar los atributos fisicos y químicos de calidad del fruto de tomate cultivado en hidroponía con diferentes granulometrías del sustrato.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se realizó en un invernadero del Colegio de Postgraduados, Montecillo, México, localizado a una altitud de 2250 m, 19° 29' N y 98° 54' O.

Diseño experimental y análisis estadístico

El diseño experimental fue completamente al azar, con cuatro tratamientos (tamaños de partícula de tezontle (ø); Tez) 3-5 (T1), 5-10 (T2), 10-20 (T3), 20-30 (T4) mm de diámetro, y con cinco repeticiones por tratamiento; con tres contenedores como unidad experimental y tres plantas de tomate por contenedor. Con los datos se realizó un análisis de varianza (ANOVA) y las medias se compararon con la prueba de Tukey DHS (p≤0.05) con el programa SAS (V9, 2002).

Sustrato

El sustrato fue Tez (cuatro ø) mezclado con polvo y fibra de coco (PFC) en proporción 3:1 (Tez:PFC v/v), empleando 24 L de mezcla de sustrato por cada contenedor (20X10X120 cm).

Riego

La solución nutritiva Steiner (Steiner, 1984) se suministró con un sistema de riego por goteo, aplicando diariamente sólo la fracción de humedad en el intervalo de agua fácilmente disponible, sin pérdida de agua y fertilizantes, correspondiendo a 10-50 cm de columna de agua según la curva de liberación de humedad de De Boodt y Verdonck (1972). Durante el ciclo de cultivo de octubre a abril, cada 7 d se aplicó tres riegos de agua acidulada a pH 5.8 y CE 0.4 dS m^–1 para lavar las sales del sustrato y cada mes se monitoreó la CE y pH de una muestra de 100 mL de solución drenada del sustrato.

Solución nutritiva

Se usó la solución nutritiva Steiner para macronutrimentos más el multiquelato Tradecorp A-Z^® aportando 3 ppm de Fe²⁺. En las primeras dos semanas después del trasplante, la solución nutritiva se usó al 50 % de su concentración, 75 % en la tercera semana y 100 % desde la cuarta semana hasta finalizar el experimento (siete meses).

Material vegetal

Se usó el híbrido Caiman de ENZA ZADEN^®. Las semillas se sembraron en charolas de poliestireno expandido de 200 cavidades usando turba Growing Mix^® como sustrato. Después de 47 d se realizó el trasplante usando tres plántulas distribuidas equidistantemente en cada contenedor, en el cual se hizo un orificio (5 mm ø) en cada extremo para facilitar el drenaje de humedad y monitorear el pH y CE de la rizósfera. La temperatura se registró diariamente con el equipo HOBO^® (Onset Computer Corporation, Massachusetts, EE.UU.). Las variables se evaluaron en dos muestreos: recolectando frutos del segundo y tercer racimo, 150 y 164 d después del trasplante (ddt). En ambos casos se usaron cuatro frutos en madurez de consumo (completamente rojos) por unidad experimental con cinco repeticiones, expresando los resultados como el promedio de los dos muestreos. En cada unidad experimental se midieron color (luminosidad, hue, croma), firmeza, sólidos solubles totales, % de jugo, pH de jugo, conductividad eléctrica del jugo, acidez titulable y relación sólidos solubles totales/acidez titulable.

Variables evaluadas

Porcentaje del jugo

Con un extractor (Tur Mix^®, México) se extrajo el jugo de frutos pesados según la metodología descrita por Meaza et al. (2007), expresando el valor en porcentaje.

pH del jugo

En el jugo se determinó el pH usando un potenciómetro (Corning 12 Scientific Instruments, EE.UU.) según lo descrito por López-Ordaz et al. (2008).

Conductividad eléctrica del jugo (CE)

La CE a 25 °C en el jugo se determinó usando un equipo Conductronic PC18 (Puebla, México) y los valores se expresan en dS m^–1 (López-Ordaz et al., 2008).

Sólidos solubles totales (SST)

Los frutos se cortaron longitudinalmente, se recolectaron tres gotas de jugo y se colocaron sobre la celda de un refractómetro digital ATAGO PR-100 con escala de 0-32 % (Honcho, Itabashi-Ku, Tokyo Japón). El valor de SST se expresa en % (AOAC, 1990).

Acidez titulable (AT)

Se tomó una alícuota de 10 mL de jugo y se adicionaron tres gotas de fenolftaleína para su titulación con NaOH 0.1 N según la metodología de AOAC (1990). La acidez se obtuvo así: AT(%) = [V_NaOH (mL)XN_NaOH (meq/mL) X miliequivalentes de ácido cítrico (0.064 g/meq)/V jugo (mL)]X100.

Relación SST/AT

Se calculó como el cociente entre SST y AT, de acuerdo con De Bruyn et al. (1971).

Firmeza

La firmeza del fruto se midió con con un texturómetro FDV-30 (Greenwich, CT 06836, EE.UU.) de puntal cónico (8 mm de diámetro), tomando dos lecturas de forma opuesta en la región ecuatorial, registrando la resistencia de la piel a la punctura en newtons (N) (Shewfelt, 1993).

Color (luminosidad, hue, croma)

Con el colorímetro Hunter Lab D25-PC2 (Reston, Virginia, EE.UU.) se tomaron los valores L, a y b en dos zonas opuestas de la región ecuatorial de cada fruto. Con estos valores se calculó el ángulo de tono (hue) y la pureza del color (croma) con las fórmulas: Hue=tan^–1 (b/a); Croma=(a²+b²)^1/2 (Little, 1975); y la luminosidad L obtenido directamente con el colorímetro, los cuales corresponden al espacio de color L*a*b* según (Minolta, 2007).

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Durante el periodo de fructificación, la temperatura promedio diurna osciló de 18 a 35 °C (Figura 1) y esto puede afectar el color del fruto porque si su temperatura excede los 30 °C, el contenido de licopeno disminuye (Brandt et al., 2006), el cual se correlaciona positivamente (R² =0.96) con el color del fruto de tomate (Arias et al., 2000). El intervalo óptimo de temperatura es de 16 a 26 °C (Dumas et al., 2003).

Durante el ciclo de cultivo se suministró sólo la fracción de agua fácilmente disponible sin pérdidas de agua y fertilizantes, lo cual causó salinidad y alcalinidad en el sustrato. La acumulación de fertilizantes en el sustrato incrementó la conductividad eléctrica en éste. Estos aumentos en la solución drenada tenían la misma magnitud en todos los tratamientos iniciando con promedio de 1.3 en el primer mes de cultivo, hasta 4.3 dS m al final del experimento (Figura 1). Esto puede modificar la calidad del fruto (Mizrahi, 1982; Cuartero y Fernández-Muñoz, 1999; Tüzel et al., 2003) porque el tomate es moderadamente sensible a la salinidad con un umbral de tolerancia de 2.5 dS m en la rizósfera de la planta (Maas y Hoffman, 1977). En consecuencia, valores superiores pueden causar efectos negativos en variables de calidad del fruto como reducción en el tamaño de fruto y aumento en el pH del jugo (Yurtseven et al., 2005).

El pH de la solución nutritiva presentó la misma tendencia que la CE, desde 6.5 en el primer mes de cultivo hasta 8.4 al terminar el experimento en todos los tratamientos (datos no mostrados). El aumento del pH y CE en las soluciones nutritivas puede bloquear la absorción de algunos nutrimentos por las plantas debido a la formación de precipitados o bien al cambio en la especie química de los iones. Un ejemplo es la formación de carbonatos de calcio y magnesio con pH mayor a 8.3. La formación de fosfatos de calcio ocurre cuando el producto de la concentración de Ca²⁺ y en la solución nutritiva rebasa 2.2 mmol m^–3 y la formación de sulfato de calcio cuando el producto de la concentración de Ca²⁺ y es igual o mayor a 60 mmol m^–3 en la solución nutritiva lo cual reduce la solubilidad de Fe²⁺ y Mn²⁺ (Steiner, 1984; Lara, 1999; Núñez, 2008).

Los incrementos registrados en los valores de pH y CE de la solución en contacto con la raíz, se atribuye a la falta de una fracción del volumen de riego diario constituido sólo por agua para el lavado de sales y así evitar riesgos de salinización de la rizósfera, que puede conducir a la reducción del rendimiento (U.S. Salinity Laboratory Staff, 1954; Papadopoulos, 1991; Goykovic y Saavedra, 2007). En tezontle se reportan fracciones de lavado del 31-38 % en la producción comercial de tomate sin pérdidas en el rendimiento (Ojodeagua et al., 2008).

Las diferentes granulometrías de tezontle evaluadas mostraron efectos en pH y % de jugo del fruto de tomate. El pH del jugo fue mejor con respecto a T2 y T3; mientras que con T1 se obtuvo un mayor % de jugo, respecto a T3 (Cuadro 1). Yurtseven et al. (2005) reportan una disminución de 12 % (4.5 a 3.9) en el pH del jugo de tomate H2274-Oturak por efectos de salinidad desde 0.25 a 10 dS m , lo cual se asemeja a los resultados del presente estudio donde el pH promedio fue 4.79 con aumentos en la salinidad de 3.4 a 4.3 dS m en el periodo de producción (Figura 1). No obstante, esto varía de acuerdo al genotipo porque se reportan pH del jugo de tomate de 3.78 a 5.25 (Turhan y Seniz, 2009). Además, el porcentaje de jugo se comportó similar al pH, mostrando poca variación (<3 %) en T3 con respecto al mejor tratamiento T1 (92.32 % de jugo).

El tamaño de partícula de tezontle no afectó SST, AT, relación SST/AT y la CE del jugo de tomate (Cuadro 1). Sin embargo, debido a la salinidad (Figura 1), estas variables de calidad mostraron valores superiores de acuerdo a lo reportado para SST (3.4 a 5.5 %) y AT (0.22 a 0.4 %) para diferentes cultivares y ambientes de cultivo (Cantwell et al., 2007; Turhan y Seniz, 2009). No hubo efectos del tamaño de partícula de tezontle, y el promedio de los resultados en SST (7.13 %) y AT (0.616 %) se atribuye a la salinidad (Figura 1). En este sentido, Cuartero y Fernández-Muñoz (1999) señalan un aumento proporcional en los sólidos solubles de 4.7 a 8 % (°Brix) y en acidez (75 a 232 meq L ^–1) de 0.48 a 1.48 % al aumentar la salinidad de 2 a 9 dS m^–1 , mientras que en el fruto de tomate maduro se obtienen SST de 7.5 % a una CE de 5 dS m en la solución nutritiva (Yurtseven et al., 2005).

Al-Yahyai et al. (2010) reportan una relación SST/ AT de 13.16 y 12.60 a salinidades de 6 y 9 dS m^–1; y el promedio de estos resultados supera en 9.5 % al obtenido (11.66) en el presente estudio (Cuadro 1). Los valores de la relación SST/AT en esta investigación se atribuyen a una menor salinidad en el sustrato (Figura 1).

Según Tüzel et al. (2003), no hay diferencias significativas en la CE del jugo de tomate para valores de 2 a 6 dS m^–1 en la solución nutritiva, lo cual se observó en los resultados del presente estudio debido al efecto de la salinidad (Figura 1) sobre la CE del jugo (Cuadro 1). A pesar de los efectos benéficos de la salinidad sobre la calidad del fruto de tomate, su manipulación debe ser cuidadosa por ser un fruto climatérico altamente perecedero (Hobson, 1988; Adams y Ho, 1992; Saure, 2001).

Los tamaños de partícula de tezontle afectaron los atributos físicos de color luminosidad y hue, evaluados en el espacio de color L*a*b* (CIELab), con excepción del croma. El tezontle de 5 a 10 mm ø fue el mejor tratamiento para luminosidad, y el tezontle de 10 a 20 y 20 a 30 mm 0 para hue (Cuadro 2).

El color rojo de los frutos de tomate resulta de la síntesis de carotenos, principalmente del licopeno (Giuliano et al., 1993; Fraser et al., 1994; White, 2002). Una salinidad de 0.5 a 15.7 dS m^–1 influye en la síntesis de licopeno, al promover un comportamiento sigmoidal de este carotenoide, obteniendo el mayor contenido de licopeno a 4.4 dS m^–1 (De Pascale et al., 2001). Sin embargo, la salinidad encontrada en la rizósfera (Figura 1), no concuerda con los valores promedio en el ángulo de tono (32.81) y pureza del color o croma (29) en el presente estudio. Este comportamiento se atribuye a la oscilación de la temperatura (28, 29 y 30 °C) durante la cosecha de los frutos, lo cual puede incidir en la síntesis de licopeno y por tanto en los atributos del color hue y croma. Durante la maduración del fruto de tomate, las altas temperaturas inhiben la síntesis de licopeno, pero no la del β-caroteno (Tran et al., 1999). Si la temperatura supera 30 °C, el contenido de licopeno disminuye (Brandt et al., 2006), y el intervalo óptimo es 16 a 26 °C (Dumas et al., 2003).

El fruto de tomate se consume a su máxima calidad organoléptica, la cual ocurre cuando alcanza el estado de color rojo, pero antes de estar demasiado suave. La coloración roja resulta de la degradación de la clorofila y de la síntesis de licopeno y otros caro tenoides (López y Gómez, 2004). En el espacio de color L* (de blanco a negro), a* (de verde a rojo) y b* (de azul a amarillo) (Figura 2), el fruto de tomate se ubica como un color rojo opaco. En este caso, los resultados promedio del presente estudio fueron inferiores en hue (32.81) 12.5 % y luminosidad (31.795) 20.5 %, respecto a los intervalos propuestos por Cantwell et al. (2007) de 35 a 40 en hue para un marcado color rojo; y de 39 a 41 en luminosidad para diferentes variedades.

El tamaño de partícula de tezontle afectó la firmeza de los frutos y fue 9 % superior en T3 comparado con el valor más bajo en T1 (Cuadro 2). A pesar de estas diferencias, los resultados promedio (1.595 N) de este estudio fueron 10 % superior de acuerdo con Batu (2004), quien señala que los frutos de tomate 100 % comercializables deben presentar una firmeza de 1.45 N y en la etapa de uso doméstico mayor de 1.28 N. No obstante la firmeza es afectada tanto por la salinidad debido a una mayor actividad de las enzimas encargadas de la degradación de la pared celular (Mizrahi, 1982), como por el aumento del pH, (>8) causando el bloqueo del calcio disponible para las plantas (Lara, 1999), lo cual incide en este atributo (ZhiHua y ZhiHui, 2009). Pero debido al tiempo de evaluación (hasta el cuarto racimo) los efectos causados por la salinidad y la alcalinidad sobre este atributo no fueron visibles.

Los atributos de calidad de fruto como color, SST, índices de acidez, pH, firmeza son afectados por variaciones genotípicas, pero condiciones de crecimiento, irradiancia, estación de cultivo, nutrición, riego, temperatura, enfermedades y condiciones postcosecha son críticos para la calidad (Winsor, 1979; Brandt et al., 2006; Turhan y Seniz, 2009). Lo anterior fue evidente en esta investigación, porque la salinidad y la alcalinidad del sustrato fueron factores determinantes en los resultados.

 

CONCLUSIONES

El pH, % de jugo, firmeza, luminosidad y hue, son atributos de calidad del fruto de tomate afectados positivamente por los tamaños de partícula de tezontle combinado con el polvo y fibra de coco en proporción 3:1. Además, los sustratos evaluados no influenciaron los valores de sólidos solubles totales, acidez titulable, relación sólidos solubles totales/ acidez titulable, conductividad eléctrica y croma. Estos resultados se deben a el suministro de agua fácilmente disponible, sin pérdidas de humedad y fertilizantes, que generaron salinidad y alcalinidad en el sustrato, e influyeron en los atributos de calidad fisicoquímica del fruto de tomate producido en hidroponía.

 

LITERATURA CITADA

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