Materiales

El grano de cinco variedades de frijol, dos tipo Flor de Mayo, dos bayo y un cacahuate, todas liberadas por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). La multiplicación de los genotipos se realizó en Santa Lucía de Prías, Texcoco, México, entre junio y septiembre de 2015. Las variedades fueron: Flor de Mayo M-38 y Flor de Durazno, ambas del tipo Flor de Mayo; Bayo Mecentral, y Bayomex, del tipo Bayo, Cacahuate-72 del tipo cacahuate, todos ellos Phaseolus vulgaris L.

Métodos

Determinación del contenido de humedad. Se empleó el equipo Steinlite, utilizando muestras de 100 g de frijol. La humedad de las muestras fue de 12% al inicio del experimento.

Prueba de envejecimiento acelerado. Muestras de 100 gramos de semilla se colocaron en recipientes a 75% HR, conteniendo una solución saturada de cloruro de sodio (NaCl). Los recipientes se alojaron en una incubadora a 40 °C. Después de 28 días las muestras se retiraron y se dejaron a temperatura ambiente para disminuir el nivel de humedad hasta su valor inicial de 12%. Estas condiciones permiten observar cambios en el grano que contrastan la respuesta de los genotipos (^{Jacinto et al., 2006}). Un lote de cada variedad, sin almacenarse se conservó como control en bolsas de polietileno a 5 ºC, hasta el momento delanálisis

Asimismo, se obtuvieron muestras de las mismas variedades, provenientes de una bodega a temperatura de 24 ±4°C y un ciclo controlado de 12 h luz y 12 oscuridad, la cual está ubicada en Texcoco, México. Las variedades estuvieron almacenadas durante dos y cuatro años respectivamente y se contó con datos de calidad en su estado fresco; es decir, recién cosechadas.

En los genotipos sometidos al ensayo de envejecimiento acelerado y el almacenamiento prolongado en la bodega se determinaron los parámetros de calidad del grano.

El peso y volumen de 100 granos, así como la CAA y el tiempo de cocción se determinaron de acuerdo a la metodología descrita por ^{Guzmán et al. (1995)}.

La determinación de color de la testa de los genotipos se realizó con un espectrofotómetro de reflectancia marca Konica-Minolta modelo CM-5. Las lecturas de color se hicieron en dos repeticiones por genotipo, tanto en muestras testigos como en las semillas obtenidas de la prueba de envejecimiento acelerado y en las de dos y cuatro años de almacenamiento prolongado. Se obtuvieron los valores L, a y b.

Donde: L^*= representa la claridad relativa de los colores en una escala de 0 a 100; a^*= comprende una escala de -100 a 100, donde los números negativos indican tonos verdes y los positivos rojo; b^*= se extiende en una escala de -100 a 100, donde los valores negativos indican tonos azules y positivos amarillos.

Con los resultados obtenidos se realizó un análisis de varianza con base a un diseño factorial de tratamientos, cuyos factores fueron cinco variedades y tres condiciones de almacenamiento. Para la comparación de medias se aplicó una prueba de Tukey (p≤ 0.05) y se generó además una matriz de correlaciones mediante el paquete estdístico SAS (^{SAS, 2001}).

El grano de los genotipos recién cosechados mostró diferencias varietales en la calidad

Las cinco variedades de frijol recién cosechadas, mostraron diferencias significativas en las variables de color L^*, a^* y b^*, peso y volumen del grano, CAA, el tiempo de cocción, el número de granos abiertos y la cantidad de sólidos en el caldo de cocción (p> 0.01). Estas diferencias en calidad entre las variedades son frecuentes debido a que las interacciones genotipo- ambiente están generalmente presentes (^{Kigel, 1999}).

El color de la testa y el endurecimiento del grano fueron los principales cambios en los genotipos por el envejecimiento acelerado

El envejecimiento acelerado indujo cambios (p< 0.01) en la claridad de la testa (L^*), los tonos rojos (a^*) y los amarillos (b^*), así como en la CAA y en el tiempo de cocción. También se observaron diferencias altamente significativas (p< 0.01) en la cantidad de sólidos en el caldo de cocción, por efecto de la interacción de variedad*condición de almacenamiento. El contenido de sólidos es un indicador de la densidad del caldo, lo cual se asocia con la palatabilidad del mismo.

En los genotipos envejecidos se observó el oscurecimiento de la testa, lo cual se identificó con la disminución del valor L^* en comparación con su correspondiente testigo recién cosechado. El decremento fue 17.4 unidades en Cacahuate-72 y 10 unidades en Bayo Mecentral. En contraste M-38 y Flor de Durazno únicamente disminuyeron 5.6 unidades y 5.8 respectivamente.

El valor a^* se incrementó entre 1.5 y 6.3 unidades; el mínimo se observó en Flor de Mayo M-38, y el máximo en Bayomex. Mientras que los tonos amarillos (b^*), se incrementaron desde 2.4 en Bayomex, hasta 6.2 en Flor de Durazno. Resulta evidente que los cambios en el color (L^* a^* b^*) de la testa están asociados al proceso de envejecimiento de los genotipos (Figura 1). El oscurecimiento en los tipos bayo, además de la disminución en el valor L^*, se acompañó de un incremento en los tonos rojos (a^* mayor en envejecidos que en recién cosechados). A diferencia del comportamiento de los Flor de Mayo, en los que aumentan los tonos amarillos. Aparentemente un incremento en los tonos amarillos oscurece más la testa como es el caso Flor de Durazno en contraste con Flor de Mayo M-38. Este último mostró menores valores de a^* y de b^* y por lo tanto mayor estabilidad en el color de la testa en comparación con Flor de Durazno, lo cual concuerda con lo reportado por ^{Jacinto-Hernández et al. (2007)} respecto a la estabilidad en el color de Flor Mayo M-38. También en la Figura1 se observa una correlación (r= 0.8) entre el incremento en las tonalidades rojas con el oscurecimiento de la testa (L^*).

Figura 1 Cambios en claridad de la testa (L^* ) y tonos rojos (a^* ) por efecto del envejecimiento acelerado. 

El tiempo de cocción de las muestras control de los genotipos fue de 50 a 70 min. El cambio producido por el envejecimiento fue altamente significativo (p< 0.01).

El envejecimiento del grano incrementó el tiempo de cocción un mínimo de 1.7 veces su valor original, en el caso de Flor de Durazno. Mientras que Flor de Mayo M-38 y Cacahuate-72 mostraron el máximo endurecimiento, ambas variedades incrementaron su tiempo de cocción 2.4 veces (Figura 2). Este incremento en el tiempo de cocción se presentó sin que hubiese capacidad limitada para absorber agua. A esta condición en la que el grano es capaz de absorber agua, pero no se suaviza durante el remojo y la cocción, se le denomina “dureza a la cocción” (^{Kigel, 1999}).

Figura 2 Cambios en el tiempo de cocción por efecto del envejecimiento acelerado. 

Se ha reportado que la “dureza a la cocción” desarrollada durante el envejecimiento, ocurre por una asociación entre la desnaturalización de las proteínas de reserva y una limitada hidratación del almidón durante la cocción (^{Liu et al., 1992}). Además, la pared celular no se suaviza debido a una disminución en la solubilización de la pectina (Martínez y ^{Njoroge et al., 2015}).

Dado que el cambio en el color de la testa, y el del tiempo de cocción se realizan en una misma condición de almacenamiento, pudieran existir reacciones químicas que influyen en las propiedades fisicoquímicas tanto de la testa como del cotiledón. El incremento en tonos rojos se correlacionó (r= 0.75^**) con un incremento en el tiempo de cocción.

La variedad cacahuate-72, que mostró los valores más altos de a* (15.6) mostró también el tiempo de cocción prolongado (127 min), mientras que Bayo Mecentral con un valor de a^* de 12.2 mostró el tiempo de cocción corto (113 min). A mayor incremento de las tonos rojos en las muestras envejecidas se cuantificó menor cantidad de sólidos en el caldo de cocción (r= -0.78^**).

Con respecto al peso y volumen de 100 granos no se observó efecto por el envejecimiento acelerado. En cuanto a la CAA, Flor de Durazno disminuyó en 8%; sin embargo, este cambio no fue suficiente para que el grano envejecido presentara “testa dura”. Los demás genotipos aumentaron su CAA entre 5 y 20%. Aun cuando la capacidad de absorción de agua de las muestras envejecidas aumentó, al igual que lo reportaron ^{Hinks et al. (1987)}, esto podría deberse que parte del agua no se absorbe, sino permanece entre la testa y el cotiledón. No existió correlación entre la CAA con el tiempo de cocción.

El almacenamiento prolongado, provocó oscurecimiento de la testa y escaso endurecimiento del cotiledón

Después de dos años de almacenamiento existieron diferencias altamente significativas (p< 0.01) en L^* en a^*, así como en peso y volumen de 100 granos, tiempo de cocción, tanto entre variedades, como por efecto de la condición de almacenamiento y en la interacción variedad*condición. Mientras que en los tonos amarillos (valor b^*), no se observaron diferencias por efecto de la condición de almacenamiento, pero si por la variedad y por la interacción variedad*condición de almacenamiento (p< 0.01), de igual forma en la CAA (p< 0.05). Se observaron diferencias altamente significativas en la cantidad de sólidos en el caldo de cocción, por efecto de la variedad (p< 0.01), mientras que las diferencias por efecto de la condición de almacenamiento durante dos años y de la interacción variedad*condición de almacenamiento fueron significativas (p< 0.05), Después de cuatro años de almacenamiento las diferencias en estas variables fueron altamente significativas (p< 0.01) para todas las fuentes de variación.

El oscurecimiento de la testa también se asoció, aunque en menor proporción con aumento en tonos rojos tanto después de dos (r= -0.62^**), como de cuatro años (r= 0.67^**).

Conforme se prolongó el tiempo de almacenamiento mayor fue el oscurecimiento del grano. Después de cuatro años de almacenamiento el oscurecimiento de la testa estuvo en un intervalo entre 8.7 y 13.8 unidades de L^*. La testa de Cacahuate-72 fue la que mostró mayor oscurecimiento. No se detectaron diferencias significativas en el valor a^*; sin embargo, se observó que mientras que los tipo bayo incrementaron entre 4.1 y 4.9 unidades, los Flor de Mayo incrementaron entre 1.5 y 2.2 unidades. Mientras que en los tonos amarillos (b^*) estas mismas variedades incrementaron entre 0.55 y 1.5, en las variedades tipo Bayo no se detectaron diferencias significativas.

Las variedades Flor de Mayo después de cuatro años de almacenamiento mostraron una disminución entre 20 y 55%, en la CAA, lo cual se identifica como un problema de “testa dura”. ^{Kigel (1999)}, describe que este comportamiento puede deberse a una baja permeabilidad de la testa, lo cual según explican ^{Agbo et al. (1987)} puede estar relacionado con el tamaño del micrópilo, además de otras diferencias en la microestructura, que se relacionan con cambios en la permeabilidad de la testa. La CAA de las variedades se correlacionó con el tiempo de cocción (r=-0.65).

Flor de Mayo M-38 y Bayomex fueron los genotipos que mostraron mayor incremento en el tiempo de cocción (14%) después de cuatro años de almacenamiento. Bayo Mecentral, aunque no mostró diferencia significativa en el tiempo de cocción en comparación con el frijol recién cosechado, fue la variedad que mostró mayor disminución en los sólidos en el caldo de cocción. Mientras que Flor de Durazno fue la que mostró menor cambio. Lo anterior, confirma que la calidad culinaria y su velocidad de deterioro durante el almacenamiento son características relacionadas con los cultivares (^{Proctor y Watts 1987}; ^{Kigel, 1999}). Es entonces posible aprovechar la variabilidad genética en la propensión al deterioro de la calidad durante el almacenamiento entre los genotipos para obtener variedades relativamente estables.

Comparación de los cambios en inducidos por el envejecimiento acelerado y los ocurridos durante el almacenamiento prolongado

Ocurrieron cambios similares en el color de la testa cuando los genotipos se sometieron a condiciones de envejecimiento acelerado y cuando permanecieron por tiempo prolongado en almacenamiento. Se detectó una correlación (r= -0.75^*) entre el oscurecimiento del grano (disminución L^*) por efecto del envejecimiento acelerado y el incremento de tonos rojos después de cuatro años de almacenamiento (Figura 3).

Figura 3 Asociación de la disminución del valor L^* por el envejecimiento acelerado con el incremento de los tonos rojos (valor a* ) durante el almacenamiento prolongado. 

El valor de b^*, que se incrementó por efecto del envejecimiento acelerado, se correlacionó con el valor de b^* después de dos (r= 0.95**) y cuatro años (r= 0.87^**) de almacenamiento (Figura 4). También se observó que el oscurecimiento de la testa valor de L* después de dos años de almacenamiento (r= 0.8^**).

Figura 4 Cambios en los tonos amarillos (b*) promovidos por el envejecimiento acelerado que también se observan durante el almacenamiento prolongado. 

En el envejecimiento acelerado no se observó cambio significativo en la CAA de las variedades, ni tampoco después de dos años de almacenamiento. Únicamente Bayo Mecentral mostró disminución en su capacidad para absorber agua durante el remojo, después de dos años de almacenamiento absorbió 31% menos que el testigo y también por efecto del envejecimiento acelerado disminuyó en 29% su CAA. Después de cuatro años se observaron diferencias altamente significativas (p< 0.01) en la CAA de las variedades.

Durante el envejecimiento acelerado el tiempo de cocción se incrementó en promedio de 114% mientras que después del almacenamiento durante cuatro años el incremento promedio fue de sólo 14%. El almacenamiento prolongado, bajo condiciones de alta T y alta HR, promovió el defecto dureza a la cocción, que puede repercutir en la pérdida de nutrimentos por el exceso de calentamiento que se requiere para completar la cocción. Mientras que durante el almacenamiento prolongado no se observó.

El tiempo de cocción después del envejecimiento acelerado se correlacionó con un mayor nivel de tonos rojos (r= 0.66^*) después de cuatro años, y también se asoció con mayor contenido de sólidos en el caldo. El contenido de sólidos después del tratamiento de envejecimiento se correlacionó (r= 0.84^**) con el detectado después de cuatro años de almacenamiento. Como era de esperarse existieron correlaciones entre las características de calidad después de dos y cuatro años de almacenamiento. Conforme más se oscureció en grano después de dos años (disminución L^*) mayor fue el tiempo de cocción después de cuatro años (r= -0.92^**); Cuando el valor a^* (tonos rojos) fue mayor después de dos años de almacenamiento, se observó menor CAA en los genotipos después de cuatro años (r= - 0.82^**).