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Introducción
En el año 2013 en México se consumieron 6.6 millones Mg de trigo harinero ( Triticum aestivum L.) y cristalino (T durum L.); de esa cantidad se importaron 4.6 millones Mg, principalmente de EE.UU. y Canadá. El total de las importaciones correspondió a trigo harinero y 63 % fue de trigos clasificados como: duros rojos de invierno, suave rojo de invierno y duro rojo de primavera (CANIMOLT, 2014). Los industriales están a favor de las importaciones, ya que en el mercado nacional no existe la calidad industrial demandada. Así, el trigo de temporal con frecuencia enfrenta problemas de comercialización, debido a su calidad industrial heterogénea por su cultivo en condiciones ambientales variables (Hortelano et al., 2013).
Una opción para incrementar la producción de trigo nacional y disminuir nuestra dependencia alimentaria son las siembras en condiciones de secano, las que aportaron 5 % a la producción nacional en el 2014 (SIAP, 2015), en zonas donde la siembra de maíz sufre siniestros debido a sequias iniciales o heladas tempranas, y el trigo sería una alternativa por su ciclo menor de cultivo. Tlaxcala y el Estado de México aportaron más de 50 % de la producción de secano en 2014 (SIAP, 2015), y hay potencial para sembrar trigo en 200 000 a 300 000 ha, respectivamente, con rendimientos de 2.1 a 4.8 Mg ha-1, lo cual depende de la localidad y la variedad utilizada (Villaseñor y Espitia, 2000; Hortelano et al. , 2013). En esos estados se sembraron 33 806 y 9 073 ha en el 2013 (SIAP, 2014). Una ventaja de estos estados es su cercanía a los centros principales de molienda y consumo, el Distrito Federal y el Estado de México, donde se demanda más de 60% de grano molido (CANIMOLT, 2014).
Así, el trigo nacional debe competir, en precio y en calidad industrial, con el trigo importado. Algunas características de calidad industrial del trigo duro rojo de invierno son: proteína 12.6 %, peso hectolítrico 79.4 kg hL-1, fuerza de la masa 350 x 10-4 J, relación tenacidad/extensibilidad 1.2, y volúmenes de pan 842 mL. El trigo duro rojo de primavera tiene 14.6 % proteína, peso hectolítrico 79.2 kg hL-1, fuerza de la masa 500 x 10-4 J, relación tenacidad/extensibilidad 0.9, y volúmenes de pan 946 cc (Maghirang et al., 2006). En Canadá se realizaron acciones específicas para mejorar de la calidad industrial, y se desarrollaron variedades con 15.2 % de proteína, asociado con masas extra fuertes (McCallum y De-Pauw, 2008). Según Espitia et al. (2003), es necesario mejorar el contenido de proteína y volumen de pan de las variedades mexicanas producidas en condiciones de secano. Para esto se debe identificar fuentes genéticas con contenido alto de proteína (>12.5 % en harina refinada) y calidad panadera buena (>800 mL) que puedan incorporarse a los programas de mejoramiento.
El objetivo de esta investigación fue evaluar la calidad industrial de genotipos de trigo harinero provenientes de EE.UU. y Canadá, cultivados en condiciones de secano en los valles altos del centro de México, e identificar los caracteres deseables e incorporarlos en el programa de fitomejoramiento del Campo Experimental Valle de México del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (CEVAMEX-INIFAP).
Materiales y Métodos
Los 16 genotipos usados fueron: 12 introducidos, Náhuatl F2000 y Kronstad F2004 como testigos y las líneas avanzadas GAVIAA/ROM/3/PIRUL/GUI//TEMP/AGR/4/JUCH (línea 1) y PAMDOLY-PABG-Tardía-C4 (línea 2), del programa de mejoramiento de trigo de secano del INIFAP. Los genotipos Kulm, Keene, Waldron, SD3249, SD3195 y SD3236 son originarios de EE.UU; y Bluesky, AC Vista, BW725, HY437, HY439, HY632 de Canadá.
Los 16 genotipos de trigo se sembraron en ocho sitios del Estado de México, sin riego, en el ciclo primavera-verano durante 2009 y 2010. Las localidades fueron Santa Lucia de Prias, Juchitepec, Coatepec y Chapingo. Las siembras se establecieron en la primera semana de junio. En Santa Lucia 2009, Chapingo primera fecha 2009 y Chapingo 2010, Coatepec 2009, Juchitepec 2009; Coatepec 2010 y Juchitepec 2010 durante la tercera semana de junio; en Chapingo se estableció la segunda fecha de 2009, 20 d después de la primera fecha de siembra. Chapingo se sitúa a 19° 13' N y 98° 51' O, a 2250 msnm, la temperatura es 15.9 °C, la precipitación es 620 mm año-1, el clima es templado subhúmedo (tipo C (Wo) (W) b (y) g); Santa Lucía de Prias tiene clima similar, está ubicada a 19° 44' N, 98° 87' O y 2260 msnm, su precipitación es 636 mm y 16.1 °C de temperatura media anual; Juchitepec está entre 19° 06' N, y 98°53' O a 2571 msnm, la precipitación es 807 mm año-1 y la temperatura media anual es 15.5 °C, su clima es húmedo; Coatepec tiene clima húmedo, se localiza a 2320 msnm y la precipitación y temperatura media anual es 660 mm y 15.1 °C (García, 1981). El suelo en Chapingo es fluvisol, en Santa Lucía es epipedon, en Juchitepec es regosol y en Coatepec es phaeozem (FAO; 1998).
El diseño experimental fue bloques completos al azar con dos repeticiones en cada localidad y la unidad experimental fue cuatro surcos de 3 m de longitud con una separación de 30 cm. La densidad de siembra fue 120 kg ha-1, se fertilizó con 40-200, todo el N y todo el P2O5 se aplicaron durante la siembra. La fuente de fertilización fue urea [(CO (NH2)2] con 46 % N y superfosfato de calcio triple [Ca (H2PO4)2] con 46 % P2O5, Las malezas de hoja angosta se controlaron con 900 mL ha-1 de Topik 24EC®, 30 d después de la siembra (dds) y las de hoja ancha con 1 L ha-1 de Esteron 47®: a los 35 dds. Durante la etapa de vaina engrosada (embuche) se aplicaron 500 mL ha-1 de Folicur®, para controlar enfermedades. Cuando la humedad del grano fue menor a 14 % se cosechó con una máquina mini-combinada.
Los análisis de calidad industrial se realizaron en el Laboratorio de Farinología del CEVAMEX-INIFAP. El peso hectolítrico (kg hL-1) se determinó en una muestra de 500 g de grano en balanza volumétrica (Seedburo Equipment CO., Chicago, IL.). La dureza de grano se midió mediante el índice de perlado en 20 g de grano (perladora tipo Strong Scot-EE.UU.), que indica la facilidad para eliminar parcialmente las capas externas del grano; el procedimiento estandarizado incluyó abrasión por 1 min, tamizado a través de malla de 1.25 μ y evaluación del pesó del grano; los valores menores indican menor dureza de grano. Del grano se obtuvo la harina refinada con molino Brabender (Quadrumat Senior, C.W. Brabender OHG, Alemania) y tamizado a través de malla de 129 μm. El contenido de proteína en grano (%) se midió con el analizador NIR infralyzer 300 (método 39-10; AACC, 2005). El volumen de sedimentación (mL) fue determinado en una muestra de 3.2 g de harina refinada mediante la presencia de ácido láctico y alcohol isopropílico (Zeleny, 1946), que indica la capacidad de hidratación y expansión de la proteína; en esta prueba el volumen mayor indica más fuerza. En el Alveógrafo de Chopin (Tripette & Renaud, Francia) se obtuvo el alveograma, con el método 54-30A de la AACC (2005), y 60 g de harina refinada; con el alveograma se calculó la fuerza (W) y la relación de tenacidad/extensibilidad (PL) de la masa. Los valores W y PL se utilizan para clasificar la masa. Valores de W mayores a 300x10-4 J corresponden a masas fuertes, 200x10-4 J a 300x10-4 J a masas medias fuertes y menores de 200x10-4 J a masas débiles. Los valores de PL clasifican a la masa como balanceada (PL = 1.1), extensible (PL<1) y tenaz (PL>1.2) (Martínez-Cruz et al., 2014). El volumen de pan (mL) se obtuvo en panes preparados con el procedimiento de masa directa (método 10-09, AACC, 2005), con 100 g harina refinada, 3 g leche en polvo, 3 g grasa vegetal, 25 mL de una solución de levadura al 24 % y 25 mL de una solución azúcar-sal al 20 y 4 %, respectivamente, fermentación por 3 h y 25 min, en 90 % humedad relativa y 35 °C. La cocción se realizó en horno Despatech Oven Co. (Minneapolis, EE.UU.) a 220 °C, por 25 min; el volumen se midió en un volutómetro mediante del desplazamiento de semilla de colza (Brassica campestris L.).
Análisis de los datos
Un análisis de varianza se realizó en conjunto para las ocho localidades y los 16 genotipos y todas las variables evaluadas. Los valores porcentuales de dureza de grano y contenido de proteína en grano se transformaron a logaritmo para el análisis. Los genotipos y ambientes se consideraron como factores de efectos aleatorios; el análisis de varianza se realizó con el procedimiento GLM de SAS (SAS Institute, 2002). Las varianzas se estimaron con el procedimiento VARCOMP de SAS para cada fuente de variación y se expresaron gráficamente como porcentajes de la variación total (σ2L + σ2R + σ2G + σ2LxG + σ2E = 100 %; donde σ2L, = varianza debido a la localidad, σ2R = varianza de repeticiones, σ2G = varianza debido a los genotipos, σ2LxG = varianza debida a interacción localidad por genotipo y σ2E = varianza del error experimental), y las medias se compararon con HSD (p≤0.05) para identificar las diferencias entre genotipos y ambientes.
Resultados y Discusión
Diferencias altamente significativas se detectaron en todas las variables estudiadas entre localidades y genotipos, y la interacción genotipo x localidad fue también significativa (Cuadro 1). Lo anterior concuerda con lo observado por Williams et al. (2008), Zecevic et al. (2013) y Hasniza et al. (2014), quienes reportaron el efecto de estos factores en variables de calidad industrial de trigo harinero.
Cuadro 1 Significancia de los cuadrados medios del análisis de varianza para variables de calidad de genotipos de trigo harinero evaluados en secano, para el ciclo primavera-verano de 2009 y 2010.
*p≤0.05; **p≤0.01; GL: grados de libertad; †error del análisis general; FV: fuente de variación; PHL: peso hectolítrico; PG: proteína en grano; DG: dureza de grano; VS: volumen de sedimentación; W: fuerza general de la masa; PL: tenacidad/extensibilidad; VP: volumen de pan
La variación ambiental fue la más importante para peso hectolítrico, volumen de sedimentación, fuerza de la masa y volumen de pan; la variación debida al genotipo lo fue para contenido de proteína y dureza de grano; la variación por la interacción genotipo x localidad fue más importante para la relación tenacidad/extensibilidad. Así, más de 30 % de la variación total fue explicada por las localidades para las variables peso hectolítrico, volumen de sedimentación, fuerza de la masa y volumen de pan, respectivamente (Figura 1). Estos resultados son similares a los obtenidos por Aucamp et al. (2006), Dencic et al. (2011), Surma et al. (2012) y Rozbickia et al. (2015), quienes indicaron que los ambientes fueron el origen principal de la variación en esas variables de calidad industrial. Para fuerza de la masa, la participación de las varianzas ambientales y genotípicas fueron similares (Figura 1) respecto a la variación total. Estos resultados son similares a los reportados por Uthayakumaran et al. (2012).
Figura 1 Proporción de la variación debida a las fuentes de variación de variables de calidad industrial de genotipos de trigo harinero. PHL: peso hectolítrico; PG: proteína en grano; DG: dureza de grano; VS: volumen de sedimentación; W: fuerza general de la masa; PL: tenacidad/extensibilidad; VP: volumen de pan.
La variación genotípica aportó más de 50 % a la variación total de la dureza y contenido de proteína en grano (Figura 1). Lo anterior concuerda con lo observado por Yong et al. (2004) y Surma et al. (2012) para la dureza de grano. Sin embargo, para contenido de proteína en grano es opuesto a lo concluido por Vázquez et al. (2012), Surma et al. (2012) y Finlay et al. (2007), quienes señalaron que el ambiente aporta la variación mayor.
La participación a la variación total debida a la interacción genotipo x ambiente no superó 20 %; las más altas fueron para peso hectolítrico y la relación tenacidad/extensibilidad. Para fuerza de la masa, proteína en grano y volumen de pan, no excedió 10 % el aporte a la variación de la interacción (Figura 1).
El volumen de pan varió de 786 a 919 mL. Los genotipos Keene, SD3249, HY437, BW725, Bluesky y Kulm destacaron por sus valores superiores a 870 mL. Esto se debe a que estos genotipos combinaron más de 13.9% de proteína en grano, y superaron al mejor testigo Náhuatl F2000. Además, mostraron masa fuerte (mayor a 300 x10-4 J) y extensible, y relación tenacidad/extensibilidad menor a 1.1 o balanceada por su PL = 1 (Cuadro 2). Los genotipos HY439 y HY632 se asociaron a volúmenes de panes intermedios, cercanos a 850 mL pero presentaron los valores mayores de contenido de proteína en grano, una variable que favorece la calidad industrial y nutricional del pan. Lo anterior concuerda con lo reportado por Clarke et al. (1994); Maghirang et al. (2006); McCallum y DePauw (2008) y Humphreys et al. (2010), quienes indicaron que fuerza alta de la masa, asociada con valores PL bajos y contenido alto de proteína, favorecen la calidad panadera. Además de su calidad panadera buena, los genotipos BW725 y Bluesky se clasificaron como de grano duro por sus valores menores a 47 %, lo cual desfavorece la germinación en la espiga cuando hay lluvias durante la madurez fisiológica y disminuye la calidad (Dencic et al., 2013).
Cuadro 2 Medias de variables de calidad de genotipos de trigo harinero evaluados bajo temporal. Ciclo primavera-verano de 2009 y 2010.
†Valores medios con diferente letra en una columna son estadísticamente diferentes (p≤0.05). PHL: peso hectolítrico; DG: dureza de grano; PG: proteína en grano; VS: volumen de sedimentación; W: fuerza general de la masa; PL: tenacidad/extensibilidad; VP: volumen de pan; CV: coeficiente de variación
Los intervalos de los promedios entre localidades, respecto de genotipos, fueron mayores para peso hectolítrico, volumen de sedimentación, fuerza de la masa y volumen de pan (Cuadro 2 y Cuadro 3). Esto confirmó su importancia en la variación total de variables asociadas con la calidad industrial de acuerdo con Vázquez et al. (2012), quienes describieron el efecto del ambiente en la calidad industrial. En Santa Lucia 2009 se obtuvo el volumen mayor de pan debido a la combinación de los valores mayores de contenido de proteína en grano y fuerza de la masa, asociada con extensibilidad buena. Un comportamiento opuesto presentaron los trigos obtenidos en Coatepec en 2010 y Juchitepec en 2010, ya que disminuyeron dichas variables, y por lo tanto el volumen de pan (Cuadro 3).
Cuadro 3 Medias de variables de calidad de localidades de genotipos de trigo harinero evaluados en temporal. Ciclo primavera-verano de 2009 y 2010.
†Valores medios con diferente letra en una columna son estadísticamente diferentes (p≤0.05). 1F: primera fecha de siembra; 2F: segunda fecha de siembra; PHL: peso hectolítrico; PG: proteína en grano; DG: dureza de grano; VS: volumen de sedimentación; W: fuerza general de la masa; PL: tenacidad/extensibilidad; VP: volumen de pan; CV: coeficiente de variación
Conclusiones
Las variables de calidad industrial de trigo harinero proteína y dureza de grano fueron controladas mayormente por el genotipo, y en fuerza de la masa la influencia del ambiente y del genotipo fue similar. Peso hectolítrico, volumen de sedimentación y volumen de pan se afectaron principalmente por el ambiente; y la relación tenacidad/extensibilidad se debió especial en a la interacción genotipo x ambiente.
Keene, SD3249, HY437, BW725, Bluesky y Kulm se deben usar como progenitores dentro del plan de cruzamientos del programa de trigo harinero de secano, para mejorar volumen de pan y contenido de proteína en grano; y HY439 y HY632 para alto contenido de proteína.
