Germoplasma estudiado

En el ciclo primavera-verano (PV)-2014, se seleccionaron 12 productores del municipio de Temoac y cinco de Ayala, En el ciclo PV-2015, los mismos productores proporcionaron entre 20 y 25 mazorcas cada año (Cuadro 1). En Ayala el clima es cálidos sub-húmedo y Temoac es templado sub-húmedo. Con base en las características de las mazorcas, se identificó la raza y la cruza a la cual pertenecen.

Características físicas y químicas del grano

Se evaluó peso hectolítrico (PH), peso de cien granos (PCG), índice de flotación (IF) y los porcentajes de pedicelo (PED), pericarpio (PER), germen (GER), endospermo harinoso (EHA) y córneo (ECO) de acuerdo a la metodología descrita por ^{Salinas y Vázquez (2006)}. El análisis químico se realizó en harina de grano entero obtenida después de la molienda en un molino tipo ciclónico (UDY, Mod.3010-080P^®), con malla de 0.5 mm. Se cuantificó el contenido de: aceite siguiendo el método 920.85 de la ^{AOAC (2000)}, proteína por el método Technicon Instruments (^{Galicia et al., 2012}), triptófano siguiendo la metodología del ácido glioxílico (^{Nurit et al., 2009}) y el índice de calidad de la proteína (IQP) se calculó con la relación propuesta por ^{Twumasi-Afriyie et al. (2016)}: IQP= [(triptófano%/proteína %)100].

Las antocianinas totales se evaluaron siguiendo el procedimiento descrito por ^{Salinas et al. (2013a)}. Las antocianinas de los MNP rojos se calcularon con una curva de pelargonidina clorada (^{Castañeda-Sánchez, 2011}) y se informan como mg equivalentes de pelargonidina clorada por kilogramo de materia seca (mg EPC kg^-1 MS). Para los MNP azules se usó una curva de cianidina-3-glucosido, se informan como mg equivalentes de cianidina-3-glucosido por kg de materia seca (mg ECG kg^-1 MS) (^{Salinas et al., 2013a}).

Análisis estadístico

Los datos correspondientes a cada una de las variables evaluadas en cada ciclo de producción fueron sometidos a un análisis de varianza bajo un diseño completamente al azar combinado con dos repeticiones mediante el procedimiento GLM y la prueba de comparación de medias Tukey (α= 0.05). Se realizó la matriz de correlación de Pearson. Para todos los análisis se empleó el paquete estadístico SAS (Statistical Analysis System 9.0 para Windows).

Características físicas y químicas de los granos

El análisis de varianza mostró diferencia significativa (p< 0.01) en los efectos de ciclo de cultivo, población y la interacción entre ciclo x población en todas las variables evaluadas (Cuadro 2).

En los dos años de evaluación, los maíces fueron de granos grandes, correspondientes a valores altos de PCG, reducido PH y elevado IF (Cuadro 3).

La interacción ciclo x población mostró que los MNP azules fueron de endospermo más suave que los rojos (Figura 2AyB) destacaron las poblaciones ‘EOxPep9’ (Figura 2A), ‘AN18’, ‘EO3’, ‘PepxEO25’, ‘PepxAN26’ y ‘PepxEO5’ (Figura 2B), por la estabilidad en la suavidad de su grano en los dos ciclos de evaluación y por haber sido los de grano más suave, característica que se asoció con PH< 62 kg. hL^-1, PCG> 38 g y reducido porcentaje de PER (<4.5%).

Figura 2 Interacción ciclo de cultivo por población en el índice de flotación de poblaciones rojas (A) y azules (B) de maíces nativos pigmentados del oriente de Morelos, México.  

Atributos deseables en los maíces destinados al consumo como verdura (elote) (^{Revilla y Ordaz, 2016}) y para la elaboración de pozole, donde se recomienda el uso de maíces con un PH< 67 kg. hL^-1, PCG> 38 g, IF =100 y pericarpio <6% (^{Vázquez et al., 2016}).

El mayor tamaño de los granos en el PV-2014, se atribuyen a una mayor disponibilidad de agua al inicio del cultivo y durante el llenado de grano (Figura 3), lo que favorece una rápida acumulación de los carbohidratos (^{Tanaka y Yamaguchi, 2014}).

Figura 3 Temperatura (A) y precipitación (B) en Temoac y Ayala, Morelos en los años 2014 y 2015 (^{CONAGUA, 2016}).  

Mientras que el menor tamaño (<PCG) e IF, en el ciclo PV-2015 se atribuyen a la lluvia errática y mal distribuida en la etapa del llenado del grano (^{Ángeles-Gaspar et al., 2010}; ^{Bâzinger et al., 2012}) (Figura 3), al respecto, ^{Zinselmeir et al. (1995)} señalaron que, en maíz, los bajos potenciales hídricos, reducen el crecimiento embrionario, al disminuir el flujo de sacarosa y alterar el metabolismo de los carbohidratos en los ovarios. El mayor tamaño de grano se asoció con un germen grande, que a su vez produjo una mayor cantidad de aceite (r= 0.68; p< 0.01) (Figura 4) Las poblaciones de color rojo, donde predominó la raza ‘EO’, fueron las de mayor porcentaje de germen y de aceite, respecto a las azules (Figura 4).

Figura 4 Contenido de aceite y proporción de germen en maíces nativos pigmentados del oriente del estado de Morelos, México.  

Reducidos valores de PH se correlacionaron con valores altos de: IF (r= -0.54; p≤ 0.01) y endospermo harinoso (EHA) (r= -0.61; p≤ 0.01), lo que corrobora la baja densidad de estos maíces. En sus componentes químicos las poblaciones del ciclo PV- 2014 registraron mayores cantidades de ACE y menos: PRO y ANT (Cuadro 3).

Los valores de ACE estuvieron entre 4.46 y 5.88%, con un valor medio de 5.14%, resultados semejantes fueron informados por ^{Agama-Acevedo et al. (2011)} (4.85 a 5.98%) para 15 accesiones de maíz azul y fueron superiores a lo declarado para maíces azules (4.1%) y rojos (4.2%) de Nayarit (^{Vidal et al., 2008}) y a 50 accesiones de maíces cubanos (4.01 a 5.53%) (^{Martínez et al., 2009}), pero inferiores a lo encontrado por ^{Guzmán et al. (2015)} en maíces nativos de Guanajuato.

En los MNP la proteína estuvo entre 7.6 a 11.5%, valores que están dentro de lo informado para maíces nativos mexicanos (^{Gaytán-Martínez et al. (2013)}, estos autores informaron un intervalo entre 9.7 y 11.9%, en tanto que ^{Vázquez et al. (2010)} consignaron valores desde 6.9 hasta 12.5% de proteína. En los MNP de Morelos se observó que los de menor contenido de proteína fueron los de granos más suaves, donde los ‘gránulos de almidón’ que son principalmente esféricos, están débilmente empaquetados en una matriz de proteína que circunda ligeramente los gránulos (^{Narváez-Gonzáles et al., 2007}).

Otro aspecto, que contribuyó en el contenido de proteína fue la fertilización del cultivo, donde los productores informaron que esta ocurrió fuera de tiempo, por la usencia de lluvia y en reducida dosis, adicionada de manera empíricas (1 puño por mata). Algunos productores informaron haber incorporado el rastrojo del cultivo anterior y un pequeño número de ellos, aplico fertilizante orgánico proveniente de sus animales de tiro. La práctica del monocultivo, las erráticas lluvias y la limitada aplicación de fertilizante, son algunas de las causas que pudieron haber contribuido en el bajo contenido de proteína de las poblaciones investigadas.

El ciclo de cultivo afecto el contenido de antocianinas totales en 2015 se registró un contenido mayor que el de 2014 (Cuadro 3); no obstante, los valores medios fueron numéricamente muy parecidos en los dos ciclos, lo que pudiera atribuirse al carácter heredable de las antocianinas (^{Halbwirth et al., 2002}). Las poblaciones de grano rojo, tuvieron valores desde 24.79 hasta 623.2 mg EPC kg^-1 MS, con un valor medio de 151.4 mg EPC kg^-1 MS (Figura 5A).

Figura 5 Antocianinas totales en poblaciones de maíces rojos (A) y azules (B) de la región oriente del estado de Morelos en los ciclos 2014 y 2015.  

Esta variabilidad guardo relación con el color de los granos (resultados no presentados), los de tonos más claros (rosa-lila) fueron los de menor contenido de antocianinas, en tanto que la población ‘EOxPep13’ (rojo intenso o guinda) registro el mayor contenido de estos pigmentos (Figura 5A). Las antocianinas de las poblaciones rojas de Morelos fueron superiores a los valores informados (62.3 y 154 mg ECG kg^-1 MS) para razas de maíz (rojo) no identificadas (^{López et al., 2009}) y semejantes a lo informado por ^{Salinas-Moreno et al. (2012b)} (64.7 a 547.7 mg ECG kg^-1 MS) para cuatro razas (Olotillo, Tehua, Tuxpeño y Vandeño) de grano rojo del estado de Chiapas. Las poblaciones de grano azul registraron un mayor contenido de antocianinas, respecto a las rojas (Figura 5A y 5B). En el ciclo 2015 destacaron las poblaciones: ‘Pep20’, ‘Pep16’, ‘EO6’, ‘PepxEO25’ por su mayor contenido de antocianinas, en tanto que ‘EO22’, redujo de manera significativa estos pigmentos (Figura 5B).

En estas poblaciones las antocianinas tuvieron entre 312 y 646.4 mg ECG.kg^-1 MS, con un valor medio de 368.4 mg ECG kg^-1 MS (Figura 5B), resultados que fueron semejantes a los informado por ^{Salinas et al. (2013a)} para diferentes razas de maíces nativos azules, e inferiores al intervalo de: 579.4-1046.1 mg ECG kg^-1 MS informado por ^{Salinas-Moreno et al. (2012a)} para seis accesiones de maíz Chalqueño, raza adaptada a alturas superiores a los 2 000 msnm, donde prevalecen las bajas temperaturas nocturnas y la alta luminosidad, lo que propicia una mayor síntesis de antocianinas (^{Jin-Seng et al., 2006}; ^{Salinas et al., 2013a}). Si bien la genética de las poblaciones es importante en la producción de las antocianinas, los climas cálidos sub-húmedo para el municipio de Ayala y templado sub-húmedo para Temoac, también pudieron haber contribuido.

Calidad de la proteína

La calidad nutritiva del maíz como alimento, está determinada principalmente por la composición de aminoácidos de sus proteínas. Entre los aminoácidos esenciales y limitantes del maíz está el triptófano (^{Vázquez et al., 2012}). Si bien no existen valores absolutos de lisina o triptófano que definan a un maíz con calidad proteínica, ^{Twumasi-Afiyie et al. (2016)} sugirieron que maíces con más de 0.075% de triptófano en muestras de grano entero, puede ser considerado con calidad de proteína. En el presente estudio, el mayor contenido de triptófano se encontró en el ciclo PV-2014 (Cuadro 2). Se registraron valores desde 0.064 hasta 0.090%, con un valor medio de 0.075%. De acuerdo con ^{Twumasi-Afiyie et al. (2016)}, 62% de las poblaciones (16 de 26) tuvo un contenido de triptófano semejante al de maíces con alta calidad de proteína (QPM) (Figura 6).

Figura 6 Triptófano e índice de calidad de la proteína en poblaciones de maíces nativos pigmentados del oriente del estado de Morelos, México.  

Las poblaciones azules con mayor contenido de triptófano fueron: ‘PepxAN26’ (0.090%), ‘AN18’ (0.089%), ‘ECxPep15’ (0.085%), les siguieron poblaciones puras de ‘Pep7’ y ‘EO22’, en tanto que las rojas fueron; ‘PepxEO19’ (0.086%) y ‘EOxPep9’ (0.081%) (Figura 6).

Las poblaciones con menos triptófano fueron ‘Ni21’, ‘ECxES11’, ‘ESxTAB1’, ‘EO10’ (rojos) y ‘PepxEO14’ (azul), esta variabilidad muestra que el triptófano es un componente que puede verse modificado por la información genética de cada población (^{Krivanek et al., 2007}), pero también por las condiciones ambientales y el manejo agronómico (^{Vázquez et al., 2012}). El contenido de triptófano de las poblaciones del oriente del estado de Morelos fue superior a los informado por ^{Vidal et al. (2008)} (0.048 y 0.051%) y menores a los resultados de ^{Martínez et al. (2009)} quienes encontraron un intervalo desde 0.053 hasta 0.097%.

Se ha informado que los contenidos de triptófano y lisina en maíz están altamente correlacionados (>0.9), por lo que, con la cuantificación de triptófano, es posible calificar la calidad de la proteína como un indicador del su valor nutritivo (^{Nurit et al., 2009}). Adicionalmente uno de los criterios más usados para identificar un maíz con calidad de proteína, es el índice de calidad de la proteína (IQP). En los MNP el IQP presentó valores superiores al 0.8 señalado como límite para considerar a un maíz con calidad de proteína (^{Twumasi-Afiyie et al., 2016}), por otra parte, ^{Martínez et al. (2009)} propusieron que la selección de maíces con atributos nutritivos debe incluir los valores de proteína, triptófano e IQP de: 8%, 0.075% y 0.8% respectivamente.

En el ciclo 2014 se obtuvo un mayor contenido de triptófano (Cuadro 3); no obstante, en 2015 las poblaciones ‘AN18’ ( X- = 0.093%), ‘ECxPep15’ ( X- = 0.092%) y ‘PepxAN26’ ( X- = 0.091%) fueron las de más TRI. En la evaluación general (los dos ciclos de estudio), muestra que 90% de las poblaciones de MNP tuvieron contenido de proteína por arriba de 8%. En el caso de triptófano, 15 poblaciones estuvieron por arriba del 0.075% (Figura 6).

Finalmente, 61% (15/26) de las poblaciones registró un IQP≥ 0.8 (Figura 6). De acuerdo a estas tres variables sobresalieron las poblaciones; ‘Pep5’, ‘Pep20’, ‘EO22’ y ‘ANxEO4’todos de color azul (Cuadro 4).

Se caracterizaron por tener granos de endospermo muy suave, de gran tamaño, con mayor contenido de aceite y triptófano y menos proteína (Cuadro 4) que el de un maíz dentado comercial ( X- = 9%) (^{Watson, 2003}).

Así los maíces con mejor calidad de proteína no fueron los de mayor proteína, tampoco los de más triptófano, sino los que equilibran los valores de estas tres variables (Cuadro 4). Los MNP pueden ser aprovechados para mejorar las condiciones nutricionales de las familias rurales en condiciones de desnutrición. La diversidad identificada puede ser explicada por los cambios que las razas locales han experimentado a través del tiempo, derivado del entrecruzamiento con otras razas, como resultado de la selección de los productores, la cual ha estado dirigida principalmente a mantener el color y el sabor especial que presentan este tipo de maíces con respecto a las variedades mejoradas e híbridos comerciales. Los MNP del oriente del estado de Morelos, son una buena opción para producirlos bajo condiciones variables del clima y para elaborar alimentos con valor agregado y pueden contribuir a enfrentar los problemas de nutrición y salud.