SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.41Optimización de la dosis de oligogalacturónidos en la propagación vegetativa de dos clones de cacao (Theobroma cacao L.), bajo condiciones controladas en viveroRemediación de suelos contaminados con hidrocarburos empleando sustancias húmicas de vermicomposta índice de autoresíndice de materiabúsqueda de artículos
Home Pagelista alfabética de revistas  

Servicios Personalizados

Revista

Articulo

Indicadores

Links relacionados

  • No hay artículos similaresSimilares en SciELO

Compartir


Terra Latinoamericana

versión On-line ISSN 2395-8030versión impresa ISSN 0187-5779

Terra Latinoam vol.41  Chapingo ene./dic. 2023  Epub 14-Nov-2023

https://doi.org/10.28940/terra.v41i0.1585 

Artículos científicos

Fertilización foliar con nanopartículas de ZnO y su efecto en la producción, calidad biofísica y nutraceútica en frutos de nogal pecanero (Carya illinoinensis)

Foliar fertilization with ZnO nanoparticles and its ef fect on production, biophysical and nutraceutical quality of pecan nuts (Carya illinoinensis)

Karla Lucero Estrada-Arellano1 
http://orcid.org/0000-0003-1034-7836

Cirilo Vázquez-Vázquez1   
http://orcid.org/0000-0002-8545-8381

Rebeca Betancourt-Galindo2 
http://orcid.org/0000-0003-2550-2093

María Dolores Muy-Rangel3 
http://orcid.org/0000-0002-6971-535X

Luis Manuel Valenzuela-Nuñez4 
http://orcid.org/0000-0002-3385-3005

José Luis García-Hernández1 
http://orcid.org/0000-0001-6815-0273

Miguel Ángel Gallegos-Robles1 
http://orcid.org/0000-0003-4236-4382

1Universidad Juárez del Estado de Durango, Facultad de Agricultura y Zootecnia. Carretera Gómez Palacio-Tlahualilo km 32, Ejido Venecia. 35111 Gómez Palacio, Durango, México.

2Centro de Investigación de Química Aplicada. Enrique Reyna H. 140, San José de los Cerritos. 25294 Saltillo, Coahuila, México.

3Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C. Carretera El Dorado km 5.5, Campo El Diez. 80110 Culiacán Rosales, Sinaloa, México

4Universidad Juárez del Estado de Durango, Facultad de Ciencias Biológicas, Laboratorio de Biología y Ecología Forestal. Av. Universidad s/n. Fraccionamiento Filadelfia. 35010 Gómez Palacio, Durango, México.


Resumen:

El nogal pecanero (Carya illinoinensis) es uno de los cultivos más importantes de la Comarca Lagunera. La deficiencia de zinc (Zn) es uno de los principales problemas que limitan su productividad. La nanotecnología incluye materiales nutrimentales con los que se pueden sustituir fertilizantes convencionales con variado efecto en rendimiento, calidad biofísica y nutracéutica en el fruto. Los efectos de la aplicación foliar de nanopartículas de ZnO en nogal pecanero variedad Western fueron evaluados mediante dosis de Zn con los siguientes tratamientos: control, 4000 (ZnSO4), 2000 (nps ZnO), y 4000 (nps ZnO) mg L-1. El diseño experimental fue en bloques al azar con cuatro repeticiones. Las variables evaluadas en fruto y árbol fueron: rendimiento, número de nueces kg-1, largo y ancho de nuez, concentración de Zn en foliolos, ácidos grasos, proteína cruda, porcentaje de grasa y humedad. Se observó diferencia significativa en rendimiento y nivel de Zn en los foliolos, donde el mejor tratamiento fue 4000 mg L-1 de nanopartículas de ZnO, mientras que para la variable largo de nuez se observó diferencia significativa, siendo inferior el tratamiento de 4000 mg L-1 de ZnSO4. En las variables nutracéuticas, el contenido de ácidos grasos evaluado mediante el contenido de grasas saturadas (C16:0 y C18:0) mostró cambios altamente significativos, siendo el tratamiento con la dosis de 4000 mg L-1 de nanopartículas el que tuvo mayor porcentaje. Los ácidos grasos insaturados (C18:1 y C18:3) mostraron diferencias significativas, siendo los tratamientos evaluados con nanopartículas los que tuvieron un porcentaje inferior. El contenido de proteína también mostró diferencias altamente significativas, siendo el tratamiento control y el químico a base de ZnSO4 los tratamientos superiores. Las nanopartículas pueden ser usadas para mejorar el rendimiento y abastecer el contenido de Zn al cultivo, pero la calidad de fruto se ve afectada desde el punto de vista nutricional.

Palabras clave: ácidos grasos; cultivares de nuez; óxido de zinc; proteína cruda; rendimiento

Summary:

Pecan tree is one of the most important crops in the Comarca Lagunera. Zinc (Zn) deficiency is one of the main problems that limit its productivity. Nanotechnology includes nutrimental materials, which may substitute conventional fertilizers with diverse ef fects on yield, and biophysical and nutraceutical quality in fruits. The ef fects of foliar application of ZnO nanoparticles on pecan trees (Western variety) were evaluated through the following treatments: control, 4000 (ZnSO4), 2000 (nps ZnO), 4000 (nps ZnO) mg L-1. The experimental design was randomized blocks with four replications. Variables evaluated in fruit and tree were the following: yield, number of nuts kg-1, length and width of the nut, concentration of Zn in leaflets, fatty acids, crude protein, percentage of fat and moisture. A significant dif ference was observed in yield and Zn level in the leaflets, where the best treatment was 4000 mg L-1 of ZnO nanoparticles, while for length of fruit a significant dif ference was observed, being the 4000 mg L-1 of ZnSO4 treatment the lowest value. About nutraceutical variables, the content of fatty acids evaluated by the content of saturated fats (C16:0 and C18:0) showed highly significant changes, being the treatment with the dose of 4000 mg L-1 of nanoparticles the one with the highest percentage. Unsaturated fatty acids (C18:1 and C18:3) showed significant dif ferences, where the treatments evaluated with nanoparticles were the ones with a lower percentage. Protein content also showed highly significant dif ferences, being the control treatment and the chemical based on ZnSO4 the higher treatments. Nanoparticles can be used to improve yield and supply Zn content to the crop, but fruit quality is af fected from a nutritional point of view.

Index words: fat acids; walnut cultivars; zinc oxide; crude protein; yield

Introducción

El nogal pecanero (Carya illinoinensis) produce uno de los frutos secos más importantes en el mundo (Zhang, Peng y Li, 2015). La superficie cosechada de este cultivo ha mostrado tendencia positiva por los principales países productores del mundo (China, Irán, Estados Unidos, Turquía y México) con rango entre 96 909 y 390 924 ha (FAO, 2018; Cruz-Álvarez et al., 2020). México es el cuarto productor mundial de nueces de nogal pecanero con una producción de 164 652 toneladas y sus principales estados productores son Chihuahua, Coahuila, Durango, Nuevo León y Sonora (SIAP, 2021). Sin embargo, los suelos en estas entidades se caracterizan por tener un alto contenido de carbonatos y pH alcalino, lo que limita la biodisponibilidad de algunos nutrimentos, especialmente los micronutrimentos (Vargas-Piedra y Arreola, 2008; Hernández-López et al., 2020). El Zinc está disponible en suelos con valores de pH de 5-6 unidades. En pH más alto forma compuestos escasamente solubles (Castillo-González et al., 2018).

El cultivo del nogal demanda altos suministros de Zn (Wood y Payne, 1997; Hernández -López et al., 2020). Este micronutriente en el nogal participa de manera importante en el crecimiento, desarrollo, metabolismo y la biosíntesis de los componentes de la almendra con propiedades biocéuticas (Wang et al.,2020). La consecuencia de una deficiencia severa de este micronutriente causa una reducción de hasta un 57% de la producción (Castillo-González et al., 2019). Por eso, el manejo de la nutrición es de suma importancia para obtener altos rendimientos (Hernández-López et al., 2020).

El desarrollo de la nanotecnología en la agricultura se ha incrementado a nivel mundial en el siglo veintiuno (Shojaei et al., 2019) y se prevé que esta innovación pueda proporcionar soluciones sostenibles, al reemplazar los fertilizantes a granel tradicionales con nanopartículas que dispongan propiedades superiores (Achari y Kowshik, 2018). Las nanopartículas de diferentes óxidos metálicos pueden desempeñar un papel importante para promover el crecimiento y el rendimiento de las plantas (Sabir, Arshad y Chaundhari, 2014), entre estos materiales, ha habido un creciente interés en la aplicación de nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) (Dimkpa, White, Elmer y Gardea, 2017; Rizwan et al., 2019; Ali et al., 2019).

Las nanopartículas están siendo estudiadas globalmente por su potencial agrícola como promotores de crecimiento, nanofertilizantes y antimicrobiales (Méndez-Arguello et al., 2016). Estos nanomateriales podrían ser una posible alternativa a los fertilizantes, y para superar los problemas de deficiencia en el suelo debido a la falta de disponibilidad de Zn (Sabir et al., 2020). Aunque se ha informado el efecto benéfico de las nanopartículas de ZnO en cultivos como el café (Cof fea arabica L.) (Rossi, Fadenia, Sharifan, Ma y Lombardini, 2019), chile habanero (Capsicum chinense Jacq.) (García-López et al., 2018), olivo (Olea europaea L.) (Genaidy, Abd-Alhamid, Hassan, Hassan y Hagagg, 2020), y tomate (Solanum lycopersicum L.) (Faizan, Faraz y Hayat, 2020); no se han publicado estudios que describan la interacción de este nanomaterial en el cultivo del nogal pecanero. Por lo anterior, el objetivo fue evaluar el efecto de las nanopartículas como fuente de fertilización foliar a los árboles de nogal pecanero y su efecto en algunas propiedades bioquímicas del fruto.

Materiales y Métodos

Descripción del área de estudio

El estudio se realizó en una huerta ubicada en el ejido Venecia del municipio de Gómez Palacio, Durango, México (25.753611 N y 103.351944 O). En esta área el clima es árido, con escasas lluvias durante todo el año. Presenta una precipitación media anual de 224.6 mm y 38% de humedad relativa. La temperatura oscila entre los 28 y 40 °C, pero puede alcanzar hasta 48 °C en verano y -8 °C en invierno. La temperatura media anual es de 21.11 °C (Vargas-González, Álvarez, Guigón, Cano y García, 2019). El experimento se estableció en un suelo grupo Xerosol con las siguientes características: textura franca arcillo-arenoso (54.4% arena, 22% limo y 23.6% arcilla), pH de 7.8, 1.07% de materia orgánica y 1.0 dS m-1 de conductividad eléctrica.

Manejo de la huerta

Durante un año se evaluaron árboles de nogal variedad Western de 23 años de edad. Los árboles utilizados no recibieron ningún tratamiento previo de Zn. El riego de la huerta fue por gravedad, con cuatro riegos anuales con una lámina de riego total de 120 cm al año. Se realizó una fertilización de suelo con la fórmula (120-60-00) usando como fuentes de nitrógeno y fosforo, urea (46% N) y el fosfato monoamónico (12% N y 60 P2O5).

Tratamientos y aplicación de nanopartículas de ZnO

Las nanopartículas de ZnO utilizadas se obtuvieron en el Centro de Investigación de Química Aplicada, Departamento de Materiales Avanzados, Saltillo, México. La morfología y caracterización estructural del nanomaterial utilizado en este estudio fue reportado previamente por Betancourt-Galindo, Berlanga, Puente, Rodríguez y Sánchez (2010). Las nanopartículas usadas fueron predominantemente de forma hexagonal con un tamaño promedio de 60 nanómetros.

Se prepararon soluciones madre agregando las siguientes concentraciones totales de sulfato de zinc (ZnSO4) y nanopartículas de óxido de zinc (ZnO): T1 = control 0, T2 = 4000 (ZnSO4), T3 = 2000 (nps ZnO), T4 = 4000 (nps ZnO) mg L-1. Las nanopartículas se dispersaron por un sonicador (SONICS modelo VC505). Para su posterior disolución proporcional en 5 L aplicados en aspersiones por árbol. Al no existir reportes previos de dosis aplicadas de nanopartículas en nogal se tomó como referencia las usadas en el árbol de granada por Davarpanah, Tehranifar, Davarynejad, Abadia y Khorasani (2016).

Se realizaron dos aplicaciones en la temporada, una en la etapa de crecimiento vegetativo y otra en pleno llenado de almendra, con una bomba de aspersión motorizada marca Swissmex® AM162.

Rendimiento, número de nueces kg-1, largo y ancho de fruto

La cosecha se realizó de manera manual durante la cuarta semana de octubre del año 2019. Se recogieron las nueces para retirar el ruezno y luego proceder al pesado con una báscula colgante de resorte (Nuevo León®)para obtener el rendimiento en kg árbol-1. La variable de número de nueces se realizó recolectando un kg de nuez y contando el número de nueces presentes (Sánchez et al., 2009). Para medir largo y ancho de la nuez se utilizó un vernier milimétrico electrónico (Leidsany®) evaluándose 20 nueces por árbol.

Asimilación de Zn en hojas

Después del mes de cada aplicación, se realizó un muestreo de hojas para su análisis. Para ello, de cada árbol se seleccionaron 20 pares de foliolos sanos de los cuatro puntos cardinales, ubicados en la parte media del dosel del árbol (Ojeda-Barrios et al., 2014). Posteriormente, las muestras fueron lavadas con agua común para continuar con un enjuague en ácido clorhídrico al 0.3% para finalizar con un enjuague en agua desionizada. Las muestras fueron secadas a 65 °C en una estufa (Heratherm TM VCA 230, Thermo Scientific TM). Las muestras se homogeneizaron en un molino (Thomas Scientific®) con malla de 0.25 mm. La concentración de Zn en hojas fue medida usando la metodología de diseño de Moore y Chapman (1986), el cual consistió en 1 g de muestra seca y molida, se agregó ácido nítrico y ácido perclórico en una proporción 2:1 para realizar una digestión acida durante 6 h resultando una solución transparente e incolora. El volumen de la muestra se ajustó a 100 mL con agua destilada. Se utilizaron las soluciones estándar de 10, 20, 40, 80 y 160 mg L-1 de Zn con un estándar de referencia marca Perkin Elmer®. Se trazó la curva estándar y se procedió a medir su concentración con un espectrofotómetro de absorción atómica (Perkin Elmer® Analyst 700).

Perfil de ácidos grasos

El perfil de ácidos grasos se determinó mediante cromatografía de gases, la extracción de estos ácidos se realizó en dos fases. En la primera fase el método utilizado para la sustracción de la fracción lipídica de las muestras fue el método de Folch, Lees y Sloane (1957) utilizando cloroformo y metanol como solventes proporción 2:1 (v/v). En la segunda fase la metilación de ácidos grasos fue de acuerdo al método No. 969.33 descrito por la AOAC (1998). Se extrajo 1 µL del extracto final para su inyección en el cromatógrafo de gases Agilent® modelo 7820, equipado con un detector de ionización de flama, se empleó una columna TG-WAXMS® 30 m × 0.32 mm × 0.25 µm (Omega wax 320) marca Supelco. La temperatura del inyector y detector fue programada a 260 °C por 40 minutos empleando como gas acarreador Helio 3 mL min-1 para la separación y cuantificación de los ácidos grasos se empleó una mezcla de 37 ácidos grasos de metil esteres de C4-C24 marca Supelco como estándar externo. Los resultados se cuantificaron por el método de estandarización empleando el área bajo la curva de los picos de los ácidos grasos identificados.

Determinación de proteína cruda, grasa y humedad

La determinación del contenido de proteína cruda, grasa y humedad fue con el método descrito por la AOAC (1998). Para cuantificar el porcentaje de proteína cruda se utilizó el método Kjeldahl (988.05) en un micro digestor Kjeldahl marca Labconco® modelo 65 000. Posteriormente para convertir el porcentaje de nitrógeno a porcentaje de proteína se aplicó un factor de corrección de 5.3 (Álvarez, Urrea y De la Rosa, 2018). El contenido de grasa se determinó por el método Soxleth (920.39) con solvente extracto etéreo, utilizando seis horas como tiempo de extracción y el porcentaje de humedad por el método de secado (920.39), utilizando una estufa marca Yamato® modelo Constant Temperature Ove DKN602C de aire forzado con una temperatura de 65-80 °C por un tiempo de 24 horas.

Diseño experimental y análisis estadístico

El diseño experimental empleado fue bloques al azar con cuatro tratamientos y cuatro repeticiones, dos árboles por repetición, de tal forma que incluyó un total de 32 árboles en el experimento. Los datos fueron analizados mediante un ANOVA usando SAS 9.0 (SAS Institute, Cary, NC), y una prueba de comparación de medias por Tukey (P ≤ 0.05).

Resultados y Discusión

Rendimiento

Los resultados para rendimiento fueron estadísticamente significativos (P < 0.0001), se encontró que este fue superior en los árboles con las aplicaciones (Cuadro 1). El tratamiento 2 (4 000 mg L-1 ZnSO4) mostró 44.5 kg árbol-1 mientras que los tratamientos 3 y 4 (2000 y 4000 mg L-1 nps ZnO) presentaron valores de 48.62 y 57.62 kg árbol-1, respectivamente. Castillo-González et al. (2019) mencionan la deficiencia severa de Zn en arboles de nogal como factor que causa la disminución de rendimiento en un 57%. Los resultados coinciden con lo reportado por diversos autores donde declaran que las nanopartículas tienen un efecto en el aumento del rendimiento en diversos cultivos. Davarpanah et al. (2016) afirman que las nanopartículas de Zn y B tuvieron efecto positivo sobre el rendimiento y calidad de Punica granatum cv. Ardestani L. Mekawy (2021) informa de un incremento en el rendimiento bruto total en Vitis vinífera L. sin semilla con la dosis de 240 mg L-1 de nps-ZnO. García-López et al. (2018) concluyeron que el uso de nanopartículas de ZnO podría emplearse en la producción de Capsicum chinense Jacq. para mejorar el rendimiento del fruto. Amiri, Fallahi y Safi-Songhorabad (2014) realizaron aplicaciones de Zn en Malus encontrando un aumento en el rendimiento y peso del fruto.

Cuadro 1: Valores medios en rendimiento, número de nueces kg-1, largo y ancho en nuez pecanera tratada con aplicaciones foliares de nanopartículas de ZnO. 

Table 1: Mean values in yield, number of nuts kg-1, length, and width in pecan nuts treated with foliar applications of ZnO nanoparticles. 

Tratamiento Rendimiento Número de nueces kg-1 Largo Ancho
Unidades kg árbol-1 -  -  -  -  -  -  -  cm  -  -  -  -  -  -  -  - 
T1 27.00±8.21b 201.50±7.84a 3.83±0.07a 2.08±0.03a
T2 44.50±8.50b  216.50±17.07a 3.65±0.08b 2.05±0.02a
T3 48.62±8.19ab  191.63±7.85a 3.80±0.09a 2.04±0.02a
T4 57.62±8.78a  199.50±5.71a 3.83±0.12a 2.06±0.02a
Significancia ** NS * NS

Cada valor es la media (n=32) ± desviación estándar (DE) de las muestras de los tratamientos. Las mismas letras en la misma columna indicaron que no hay diferencia significativa según la prueba de Tukey al nivel del 5% (P < 0.05).

Each value is the mean (n=32) ± standard deviation (SD) of treatment samples. The same letters in the same column indicated no significant difference according to Tukey’s test at the 5% level (P < 0.05).

Largo y ancho de fruto

Se observaron diferencias significativas en el largo del fruto (P = 0.003), (Cuadro 1). El tratamiento 2 (4000 mg L-1 ZnSO4) fue inferior con un valor de 3.65 cm. En la variable ancho del fruto no se detectaron diferencias entre tratamientos. Estos resultados son similares en el ancho del fruto, pero diferentes en el largo de acuerdo a los datos publicados por Vargas-Piedra y Arreola (2008). Estos autores concluyen que la fertilización con diferentes nutrientes no ejerce efecto alguno sobre estas variables.

Número de nueces por kilogramo (nueces kg-1)

No se encontraron diferencias significativas (P > 0.05) para la variable número de nueces por kilogramo (Cuadro 1). De acuerdo con la NMX-F f-084- SCFI-2009, los valores encontrados a excepción del tratamiento 2 (4000 mg L-1 ZnSO4), corresponden al número promedio de nuez (171 a 210 nueces kg-1). Estos resultados son similares a los reportados por Ojeda-Barrios, Hernández, Martínez, Núñez y Perea (2009) donde la aplicación de quelatos de Zn no tuvo ningún efecto en esta variable y contrastan a las diferencias significativas reportados por Cruz-Álvarez et al., (2020) con relación a los diversos tratamientos de fertilización nitrogenada.

Concentración foliar de Zn

La concentración de Zn en hoja mostró diferencias altamente significativas (P < 0.0001) para la primera y segunda aplicación. El tratamiento 4 (4000 mg L-1 nps ZnO) presentó mayor aumento en el contenido de Zn, con una concentración de 29.94 mg kg-1 en la primera aplicación y 45.45 mg kg-1 para la segunda aplicación (Figura 1). Este tratamiento 4, que estadísticamente fue igual en las dos aplicaciones al tratamiento 2 (4 000 mg L-1 ZnSO4), con una concentración de 26.76 mg kg-1 en la primera aplicación y 43.39 mg kg-1 para la segunda. Con las dosis evaluadas y las dos aplicaciones llevadas a cabo no se logró llegar a concentraciones superiores de 50 mg kg-1, límite mencionado como umbral de deficiencia de Zn de acuerdo a los estándares nutricionales señalados por Medina y Chávez (1999). Estudios realizados por diversos autores mencionan la efectividad como fertilizante de las nanopartículas en el incremento de este micronutriente en plantas. Rossi et al. (2019) mencionan que la aplicación de nanopartículas de Zn en menores cantidades que las aplicadas con sulfato de zinc (ZnSO4), lograron incrementar el contenido de este metal en plantas de Cof fea arabica L. Al respecto, Davarpanah et al. (2016), encontró que diversas dosis de nps de Zn aplicadas a huertas de Punica granatum cv. Ardestani L. aumentaban significativamente el contenido de Zn en sus hojas.

Figura 1: Asimilación de Zn en foliolos en arboles de nuez pecanera como efecto de la aplicación foliar de nanopartículas de ZnO. Los valores son el promedio de cuatro repeticiones. Las barras de error representan la desviación estándar de la media (n=32). Diferentes letras indican diferencias significativas (Tukey, P ≤ 0.05). 

Figure 1: Assimilation of Zn in leaflets in pecan trees as an effect of foliar application of ZnO nanoparticles. Values are the average of four replicates. Error bars represent the standard deviation from the mean (n=32) and different letters indicate significant differences (Tukey, P ≤ 0.05). 

Ácidos grasos

El Cuadro 2, muestra el contenido relativo de los principales ácidos grasos saturados (C16:0) y (C18:0) e insaturados (C18:1, C18:2 y C18:3), así como sus trazas. En relación a los ácidos grasos saturados con mayor porcentaje encontrados en las muestras, C16:0 mostró resultados estadísticamente significativos (P = 0.026), obteniendo los porcentajes más altos (9.37% y 9.21%) en los tratamientos fertilizados con nanopartículas de ZnO (T3 y T4). De manera similar, la respuesta a los tratamientos con nanopartículas aumentó significativamente (P < 0.001) el contenido de C18:0 con porcentajes de 3.49 y 3.88%, respectivamente.

De manera inversa, los tratamientos con los nanomateriales mostraron una disminución en el contenido de grasas insaturadas (Cuadro 2). El efecto de los tratamientos 3 y 4, redujeron significativamente (P = 0.011) el ácido graso C18:1 presente en cantidades mayores en las muestras analizadas, el contenido relativo de C18:3 mostro la misma tendencia con una reducción altamente significativa (P < 0.001) para los mismos tratamientos. El contenido relativo de C18:2, no mostró alteración con respecto a los tratamientos.

Cuadro 2: Valores medios en el porcentaje de ácidos grasos, trazas de ácidos grasos saturados (SFA), ácidos grasos monoinsaturados (MUFA) y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) en nuez pecanera tratada con aplicaciones foliares de nanopartículas de ZnO. 

Table 2: Mean values in the percentage of fatty acids, traces of saturated fatty acids (SFA), monounsaturated fatty acids (MUFA) and polyunsaturated fatty acids (PUFA) in pecan nuts treated with foliar applications of ZnO nanoparticles. 

Tratamiento Principales ácidos grasos Trazas
C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 SFA MUFA PUFA
T1 8.57 ± 1.38 ab   2.49 ± 0.40 b 52.56 ± 4.09 a 32.08 ± 3.91 a 1.73 ± 0.30 a 1.08 ± 0.39 a 0.56 ± 0.25 a 0.84±0.47 a
T2 7.67 ± 1.61 b 2.61 ± 0.75 b 51.82 ± 2.68 a 32.87 ± 4.06 a 1.93 ± 0.46 a 0.90 ± 0.45 a 0.77 ± 0.53 a 1.22±0.15 a
T3 9.37 ± 0.77 a 3.49 ± 1.47 a 48.26 ± 3.92 b 35.13 ± 5.26 a 1.30 ± 0.17 b 0.81 ± 0.38 a 0.77 ± 0.27 a 0.78±0.24 a
T4 9.21 ± 2.48 ab  3.88 ± 1.27 a 51.58 ± 2.73 ab 31.85 ± 4.55 a 1.27 ± 0.29 b 0.82 ± 0.37 a 0.71 ± 0.35 a 0.57±0.39 a
Significancia * ** * NS ** NS NS NS

Cada valor es la media (n=32) ± desviación estándar (DE) de las muestras de los tratamientos por duplicado. Las mismas letras en la misma columna indicaron que no hay diferencia significativa según la prueba de Tukey al nivel del 5% (P <0.05).

Each value is the mean (n=32) ± standard deviation (SD) of duplicate treatment samples. The same letters in the same column indicated no significant difference according to Tukey’s test at the 5% level (P < 0.05).

En los contenidos de las trazas de ácidos grasos saturados (SFA), ácidos grasos monoinsaturados (MUFA) y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) (Cuadro 2), no se encontró diferencia significativa entre tratamientos.

Aunque los porcentajes para PUFA/SFA, MUFA/SFA y UFA/SFA (Figura 2) disminuyeron significativamente en los tratamientos 3 y 4 (2 000 y 4 000 mg L-1 nps ZnO).

Figura 2: Porcentajes de PUFA/SFA, MUFA/SFA, UFA/SFA en nuez pecanera tratada con aplicaciones foliares de nanopartículas de ZnO. Las barras de error representan la desviación estándar de la media (n=32). Diferentes letras indican diferencias significativas (Tukey, P ≤ 0.05). 

Figure 2: Percentages of PUFA/SFA, MUFA/SFA, and UFA/SFA in pecan nuts treated with foliar applications of ZnO nanoparticles. Error bars represent standard deviation from the mean (n=32). Different letters indicate significant differences (Tukey, P ≤ 0.05) 

Diversos autores mencionan la modificación de los ácidos grasos como efecto del uso de nanomateriales, debido al efecto oxidativo inducido. Fazelian, Yousefzadi y Movafeghi (2020) mencionan en una evaluación con aplicación de diversos nanomateriales en microalgas verdes Nannochloropsis oculata que las nanopartículas de ZnO fueron las que incrementaron el contenido de grasas saturadas en comparación con los otros tratamientos, destacan un mayor porcentaje en el contenido de C16:0. En condiciones de estrés, los ácidos grasos no saturados se convierten en ácidos grasos saturados; en un estudio en Arachis hypogaea L. las nps de Fe2O3 mostraron una alteración en el porcentaje de C16:0 (Rui et al., 2018).

Yuan, He, Huang, Hua y Daniel (2016) encontraron un aumento en las grasas saturadas y una reducción en las grasas poliinsaturadas en Arabidopsis thaliana, atribuyen lo anterior a las acumulaciones significativas de superóxidos radicales, ya que los PUFA son altamente susceptibles al ataque oxidativo. Huang et al., (2019), mostraron una reducción estadísticamente significativa en la proporción de ácido linolénico en las nueces pecaneras “occidentales” con la aplicación de pulverizaciones de ZnSO4 al 0.4% para hojas o ruezno (1.1% de ácido linolénico) en comparación con un control tratado con agua purificada (1.4% de ácido linolénico). En nuestro trabajo la alteración a los ácidos grasos en la nuez pecanera es efecto del uso de dosis altas debido al posible estrés oxidativo producido.

Proteína cruda

El porcentaje de proteína cruda en fruto mostró diferencias significativas (P = 0.001), los tratamientos 1 y 2 (tratamiento control y químico de 4000 mg L-1 ZnSO4) presentaron los porcentajes más altos con 11.32 y 11.54%, respectivamente. Los tratamientos 3 y 4 (2000 y 4000 mg L-1 de nps ZnO) mostraron 10.09 y 9.51% (Cuadro 3).

Cuadro 3: Promedios de porcentaje de proteína cruda, grasa y humedad en nuez pecanera tratada con aplicaciones foliares de nanopartículas de ZnO. 

Table 3: Average percentages of crude protein, fat and moisture in pecan nuts treated with foliar applications of ZnO nanoparticles. 

Tratamientos Proteína cruda Grasa Humedad
-  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  %   -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  -  - 
T1  11.32 ± 0.72 ba 70.58 ± 2.19 a 2.38±0.21 a
T2 11.54 ± 0.83 a 66.14 ± 2.06 a 2.74±0.16 a
T3  10.09 ± 1.02 bc 72.75 ± 2.10 a 2.38±0.28 a
T4   9.51 ± 0.58 c  69.45 ± 4.21 a 2.49±0.21 a

Cada valor es la media (n = 32) ± desviación estándar (DE) de las muestras de los tratamientos. Las mismas letras en la misma columna indicaron que no hay diferencia significativa según la prueba de Tukey al nivel del 5% (P < 0.05).

Each value is the mean (n = 32) ± standard deviation (SD) of treatment samples. The same letters in the same column indicated no significant difference according to Turkey’s test at the 5% level (P < 0.05).

Los resultados anteriores muestran falta de respuesta con el uso de nanopartículas en árboles de nogal. Bandyopadhyay et al. (2015) mostraron resultados semejantes, concluyen que las nanopartículas de ZnO en Medicago sativa L. disminuye el área foliar y la proteína contenida en la hoja comparado con el control. De manera opuesta, las nanopartículas de ZnO presentaron un efecto positivo en el contenido de proteína cruda en Phaseolus vulgaris L. comparado con el control (Marzouk, Abd-Alrahman, El-Tanahy y Hosni-Mahmoud, 2019), y un incremento en el contenido de proteína total en el cultivo de Triticum aestivum L. fertilizado con nanopartículas de ZnO comparados con un control y con ZnO a granel (Ramesh et al., 2014). El Zn aplicado en dosis adecuadas es capaz de aumentar la síntesis de proteínas, pero en dosis altas puede desencadenar fitotoxicidad (Bandyopadhyay et al., 2015). En esta investigación posiblemente ocurrió un desplazamiento de micronutrientes en sitios funcionales debido a la alta acumulación de Zn y como consecuencia una disminución en el contenido de proteína cruda.

Grasa

No se encontró diferencia significativa (P > 0.05) en los porcentajes de grasa en la nuez, los valores oscilaron entre el 66.14 y 72.75% en los tratamientos (Cuadro 3). Sin embargo, Saadatia, Moallemia, Mortazavia y Seyyednejad (2013) reportan que las aplicaciones de Zn y B tienen un efecto positivo en arboles de Olea europea L. al aumentar el contenido de grasa en fruto. De manera similar, Wang et al. (2020) también comprobaron un aumento en el contenido de aceite en fruto de Carya illinoinensis tratada con dosis de Zn.

Humedad

En el contenido de humedad del fruto no se encontró diferencia significativa entre tratamientos (P ˃ 0.05), (Cuadro 3). Los valores encontrados se encuentran dentro del límite establecido por la Norma Mexicana NMX-F f-084-SCFI-2009 (SE, 2009).

Conclusiones

Los resultados obtenidos en el presente trabajo, indican que el uso de las nanopartículas de ZnO aplicadas de manera foliar, pueden ser usadas para disminuir la deficiencia de Zn de manera efectiva, aumentando por ende el rendimiento significativamente. La calidad nutraceútica se ve afectada, ya que la influencia de estas nanopartículas aumenta de manera significativa los ácidos grasos saturados y disminuye los ácidos grasos insaturados, además del porcentaje de proteína cruda. Las nanopartículas pueden ser usadas para mejorar el rendimiento y abastecer el contenido de Zn al cultivo, pero la calidad de fruto se ve afectada desde el punto de vista nutricional.

Declaración de Ética

No aplicable.

Consentimiento para Publicación

No aplicable.

Disponibilidad de Datos

Los conjuntos de datos utilizados o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.

Conflicto de Intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en competencia.

Fondos

No aplicable.

Contribución de los Autores

Conceptualización y metodología: K.L.E.A. y C.V.V. Protocolo de laboratorio y supervisión: R.B.G. y M.D.M.R. Análisis estadísticos y revisión de resultados: L.M.V.N. y M.A.G.R. Corrección de estilo y preparación del manuscrito: L.M.V.N. Supervisión: J.L.G.H.

Agradecimientos

Se agradece a la Facultad de Agricultura y Zootecnia, Centro de Investigación de Química Aplicada, Centro de Investigación de Alimentación y Desarrollo y al Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación Agua, Suelo, Planta, Atmósfera por el apoyo brindado para el desarrollo del presente estudio.

Literatura Citada

Ali, S., Rizwan, M., Noureen, S., Anwar, S., Ali, B., Naveed, M., Abd Allah, E. F., … Ahmad, P. (2019). Combined use of biochar and zinc oxide nanoparticle foliar sprayimproved the plant growth and decreced the cadmium accumulation in rice (Oryza sativa L.). Environmental Science and Pollution Research, 26(11), 11288-11299. https://doi.org/10.1007/s11356-019-04554-y [ Links ]

Achari, G. A., & Kowshik, M. (2018). Recent developments on nanotechnology in agriculture: plant mineral nutrition, health, and interactions with soil microflora. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(33), 8647-8661. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b00691 [ Links ]

Álvarez-Parrilla, E., Urrea-López, R., & De la Rosa, L. A. (2018). Bioactive components and health ef fects of pecan nuts and their by products: a review. Journal of Food Bioactives, 2018(1), 56-92. https://doi.org/10.31665/JFB.2018.1127 [ Links ]

Amiri, M. E., Fallahi, E., & Safi-Songhorabad, M. (2014). Influence of rootstock on mineral uptake and scion growth of ‘Golden Delicious’ and ‘Royal Gala’ apples. Journal Plant Nutrition, 37(1), 16.29. https://doi.org/10.1080/01904167.2013.792838 [ Links ]

AOAC (1998). Of ficial Methods of Analysis of AOAC (15th ed.). Washington, DC, USA: Association of Of ficial Analytical Chemists [ Links ]

Bandyopadhyay, S., Plascencia-Villa, G., Mukherjee, A., Rico, C. M., José-Yacamán, M., Peralta-Videa, J. R., & Gardea-Torresdey, J. L. (2015). Comparative phytotoxicity of ZnO NPs, bulk ZnO, and ionic zinc onto the alfalfa plants symbiotically associated with Sinorhizobium meliloti in soil. Science of the Total Environment, 515, 60-69. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.02.014 [ Links ]

Betancourt-Galindo, R., Berlanga-Duarte, M. L., Puente-Urbina, B. A., Rodríguez-Fernández, O. S., & Sánchez-Valdés, S. (2010). Surface modification of ZnO nanoparticles. Materials Science Forum, 644, 61-64. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.644.61 [ Links ]

Castillo-González, J., Ojeda-Barrios, D., Hernández-Rodríguez, A., Abadia, J., Sánchez, E., Parra-Quezada, R., … Sida-Arreola, J. (2019). Zinc nutritional status of pecan trees influences physiological and nutritional indicators, the metabolism of oxidative stress, and yield and fruit quality. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici, 47(2), 531-537. https://doi.org/10.15835/nbha47211389 [ Links ]

Castillo-González, J., Ojeda-Barrios, D., Hernández-Rodríguez, A., González-Franco, A. C., Robles-Hernández, L., & López-Ochoa, G. R. (2018). Zinc metalloenzymes in plants. Interciencia, 43(4), 242-248. [ Links ]

Cruz-Álvarez, O., Hernández-Rodríguez, A. O., Jacobo-Cuellar, J. L., Ávila-Quezada, G., Morales-Maldonado, E., Parra-Quezada, R. A., … Ojeda-Barrios, D. L. (2020). Nitrogen fertilization in pecan and its ef fect on leaf nutrient concentration, yield and nut quality. Revista Chapingo Serie Horticultura, 26(3), 163-173. [ Links ]

Davarpanah, S., Tehranifar, A., Davarynejad, G., Abadia, J., & Khorasani, R. (2016). Ef fects of foliar applications of zinc and boron nano-fertilizers on pomegranate (Punica granatum cv. Ardestani) fruit yield and quality. Scientia Horticulturae, 210, 57-64. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.07.003 [ Links ]

Dimkpa, C. O., White, J. C., Elmer, W. H., & Gardea-Torresdey, J. (2017). Nanoparticle and ionic Zn promote nutrient loading of sorghum grain under low NPK fertilization. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 65, 8552-8559. http://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b02961 [ Links ]

Faizan, M., Faraz, A., & Hayat, S. (2020). Ef fective use of zinc oxide nanoparticles through root dipping on the performance of growth, quality, photosynthesis and antioxidant system in tomato. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 29(3), 553-567. https://doi.org/10.1007/s13562-019-00525-z [ Links ]

FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). (2018). Food and agriculture data (FAOSTAT). Consultado el 20 de septiembre del 2020 desde, Consultado el 20 de septiembre del 2020 desde, https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCLinks ]

Fazelian, N., Yousefzadi, M., Movafeghi, A. (2020). Algal response to metal oxide nanoparticles: Analysis of growth, protein content, and fatty acid composition. Bioenergy Research, 13, 944-954. https://doi.org/10.1007/s12155-020-10099-7 [ Links ]

Folch, J., Lees, M., & Sloane-Stanley, G. H. (1957). A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues. Journal Biology Chemistry, 226(1), 497-509. [ Links ]

García-López, J. I., Lira-Saldívar, R. H., Zavala-García, F., Olivares-Sáenz, E., Niño-Medina, G., Ruiz-Torres, N. M., … Díaz-Barriga, E. (2018). Ef fects of zinc oxide nanoparticles on growth and antioxidant enzymes of Capsicum chinense. Toxicological & Environmental Chemistry, 100(5-7), 560-572. https://doi.org/10.1080/02772248.2018.1550781 [ Links ]

Genaidy, E. A., Abd-Alhamid, N., Hassan, H. S., Hassan, A. M., & Hagagg, L. F. (2020). Ef fect of foliar application of boron trioxide and zinc oxide nanoparticles on leaves chemical composition, yield and fruit quality of Olea europaea L. cv. Picual. Bulletin of the National Research Centre, 44(1), 1-12. https://doi.org/10.1186/s42269-020-00335-7 [ Links ]

Hernández-López, M., Rodríguez-Ortiz, J. C., Hernández-Montiel, L. G., Figueroa-Viramontes, U., Zapata-Sifuentes, G., & Preciado-Rangel, P. (2020). Corrección de la sintomatología “oreja de ratón” en nogal pecanero con aplicaciones foliares de níquel. Terra Latinoamericana, 38(1), 833-840. https://doi.org/10.28940/terra.v38i4.791 [ Links ]

Huang, R., Shen, C., Wang, S., & Wang, Z. (2019). Zinc content and fruit quality of pecan as af fected by application of zinc sulfate. HortScience, 54(7), 1243-1248, https://doi.org/10.21273/HORTSCI13750-18 [ Links ]

Marzouk, N. M., Abd-Alrahman, H. A., El-Tanahy, A. M. M., & Hosni-Mahmoud, S. (2019). Impact of foliar spraying of nano micronutrient fertilizers on the growth, yield, physical quality, and nutritional value of two snap bean cultivars in sandy soils. Bulletin of the National Research Centre, 43(1), 1-9. https://doi.org/10.1186/s42269-019-0127-5 [ Links ]

Medina, M. C., & Chávez, J. F. (1999). Efecto del abastecimiento foliar de zinc sobre el balance nutrimental del nogal pecanero. Terra Latinoamericana, 17(4), 293-298. [ Links ]

Mekawy, A. Y. (2021). Ef fect of foliar spraying with zinc Oxide nanoparticles on vegetative growth and cluster development of flame seedless grapevine. Journal of Plant Production, 12(3), 345-351. https://doi.org/10.21608/jpp.2021.163484 [ Links ]

Méndez-Argüello, B., Vera-Reyes, I., Mendoza-Mendoza, E., García-Cerda, L. A., Puente-Urbina, B. A., & Lira-Saldívar, R. H. (2016). Promoción del crecimiento en plantas de Capsicum annum por nanopartículas de óxido de zinc. Nova Scientia, 17(8), 140-156. [ Links ]

Moore, P. D., & Chapman, S. B. (1986). Chemical analysis. Methods in Plant Ecology. Oxford, United Kingdom: Blackwell Scientific Publications. ISBN: 0632009896 [ Links ]

Ojeda-Barrios, D. L., Hernández-Rodríguez, O. A., Martínez-Téllez, J., Núñez-Barrios, A., & Perea-Portillo, E. (2009). Aplicación foliar de quelatos de zinc en nogal pecanero. Revista Chapingo. Serie horticultura, 15(2), 205-210. [ Links ]

Ojeda-Barrios, D. L., Perea-Portillo, E., Hernández-Rodríguez, O. A., Ávila-Quezada, G., Abadía, J., & Lombardini, L. (2014). Foliar fertilization with zinc in pecan trees. HortScience, 49(5), 562-566. [ Links ]

Ramesh, M., Palanisamy, K., Babu, K., & Sharma, N. K. (2014). Ef fects of bulk & nano-titanium dioxide and zinc oxide on physio-morphological changes in Triticum aestivum Linn. Journal of Global Biosciences, 3(2), 415-422. [ Links ]

Rizwan, M., Ali, S., Ali, B., Adrees, M., Arshad, M., Hussain, A., … Waris, A. A. (2019). Zinc and iron oxide nanoparticles improved the plant growth and reduced the oxidative stress and cadmium concentration in wheat. Chemosphere, 214, 269-277. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.09.120 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.09.120 [ Links ]

Rossi, L., Fadenia, L.N., Sharifan, H., Ma, X., & Lombardini, L. (2019). Ef fects of foliar application of zinc sulfate and zinc nanoparticles in cof fee (Cof fea arabica L.), Plant Physiology and Biochemistry, 135, 160-166. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.12.005 [ Links ]

Rui, M., Ma, C., White, J. C., Hao, Y., Wang, Y., Tang, X., … Xing, B. (2018). Metal oxide nanoparticles alter peanut (Arachis hipogea L.) Physiological response and reduce nutritional quality; a life cycle study. Environmental Science: Nano, 5(9), 2088-2102. https://doi.org/10.1039/C8EN00436F [ Links ]

Saadatia, S., Moallemia, N., Mortazavia, S. M. H., & Seyyednejad, S. M. (2013). Ef fects of zinc and boron foliar application on soluble carbohydrate and oil contents of three olive cultivars during fruit ripening. Scientia Horticulturae, 164, 30-34. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.08.033 [ Links ]

Sabir, S., Arshad, M., & Chaundhari, S. K. (2014). Zinc oxide nanoparticles for revolutionizing agriculture: Synthesis and applications. The Scientific World Journal, 2014, 1-9 http://doi.org/10.1155/2014/925494 [ Links ]

Sabir, S., Zahoor, M. A., Waseem, M., Siddique, M. H., Shafique, M., Imran, M., … Muzammil, S. (2020). Biosynthesis of ZnO nanoparticles using bacillus subtilis: characterization and nutritive significance for promoting plant growth in Zea mays L. Dose-Response, 18(3), 1-9. https://doi.org/10.1177%2F1559325820958911 [ Links ]

Sánchez, E., Soto, J. M., Sosa-Cerecedo, M., Yáñez, R. M., Muñoz, E., & Anchondo, Á. (2009). Eficiencia de uso del nitrógeno en nogal pecanero. Terra Latinoamericana, 27(4), 311-317. [ Links ]

SE (Secretaría de Economía). (2009). Norma Oficial Mexicana NMX-F f-084-SCFI-2009. Productos alimenticios no industralizados para consumo humano - fruto fresco - nuez pecanera Carya illinoensis (Wangenh) K. Koch - especificaciones y métodos de prueba. Diario Oficial de la Federación. D.F.: SEGOB. [ Links ]

SIAP (Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera). (2021). Panorama agroalimentario. Edición, 2021. Consultado el 20 de enero del 2022, desde Consultado el 20 de enero del 2022, desde https://nube.siap.gob.mx/panorama_siap/pag/2021/Panorama-Agroalimentario-2021Links ]

Shojaei, T. R., Salleh, M. A. M., Tabatabaei, M., Mobli, H., Aghbashlo, M., Rashid, S. A., & Tan, T. (2019). Applications of nanotechnology and carbon nanoparticles in agriculture. In S. A. Rashhid, R. N. I. Raja Othman, & Hussein, Z (Eds.). Synthesis, Technology and Applications of Carbon Nanomaterials (pp. 247-277). Amsterdam, The Netherlands: Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815757-2.00011-5 [ Links ]

Vargas-González, G., Álvarez-Reyna, V. P., Guigón-López, C., Cano-Ríos, P., & García-Carrillo, M. (2019). Impacto ambiental por uso de plaguicidas en tres áreas de producción de melón en la Comarca Lagunera, México. CienciaUAT, 13(2), 113-127. https://doi.org/10.29059/cienciauat.v13i2.1141 [ Links ]

Vargas-Piedra, G., & Arreola-Ávila, J. G. (2008). Respuesta del nogal pecanero (Carya illinoensis K. Koch) a las aplicaciones foliares de nutrimentos. Revista Chapingo Serie Zonas Áridas, 7(1), 7-14. [ Links ]

Wang, Y., Heereme, R. J., Walworth, J. L., Dungan, B., Vanleeuwen, D., & Holguin, F. O. (2020). Nutraceutical properties of pecan kernels are af fected by soil zinc fertilizer application. HortScience, 55(12), 2001-2007. https://doi.org/10.21273/HORTSCI15314-20 [ Links ]

Wood, B. W., & Payne, J. A. (1997). Comparison of ZnO and ZnSO4 for correcting severe foliar zinc deficiency in pecan. HortScience, 32(1), 53-56. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.32.1.53 [ Links ]

Yuan, J., He, A., Huang, S., Hua, J., & Daniel-Sheng, G. (2016). Internalization and phytotoxic ef fects of CuO nanoparticles in Arabidopsis thaliana as revealed by fatty acid profiles. Environmental Science & Technology, 50(19), 10437-10447. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b02613 [ Links ]

Zhang, R., Peng, F., & Li, Y. (2015) Pecan Production in China. Scientia Horticulturae, 197, 719-727. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.10.035 [ Links ]

1Editor de Sección: Dr. Luis Hernández Adame

Recibido: 23 de Mayo de 2022; Aprobado: 06 de Marzo de 2023

Autor para correspondencia (cirvaz60@hotmail.com)

Creative Commons License Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons