El efecto de las bajas temperaturas sobre la calidad industrial del trigo de temporal*

The effect of low temperatures on rainfed industrial wheat quality

Eliel Martínez Cruz, Héctor E. Villaseñor Mir^§, René Hortelano Santa Rosa, Patricia Pérez Herrera y Eduardo Espitia Rangel

¹ Campo Experimental Valle de México-INIFAP. Programa de Trigo. Carretera Los Reyes-Texcoco km 13.5, Coatlinchán, Texcoco, Estado de México, C. P. 56250. (martinez.eliel@inifap.gob.mx; hortelano.rene@inifap.gob.mx; perez.patricia@inifap.gob.mx; espitia.eduardo@inifap.gob.mx). ^§Autor para correspondencia: villaseñor.eduardo@inifap.gob.mx.

* Recibido: octubre de 2014
Aceptado: marzo de 2015

Resumen

La presencia de bajas temperaturas durante las etapas iniciales del llenado de grano en trigo harinero, producido bajo temporal en la región de los Valles Altos del centro de México, es atípica. Por lo que el objetivo de la presente investigación fue analizar el efecto de la helada sobre la calidad industrial de variedades de trigo harinero recomendadas para secano. Los genotipos se sembraron bajo un diseño experimental de bloques completos al azar con dos repeticiones en las localidades de Jilotepec, presencia helada y Chapingo, ausencia de helada, en el ciclo primavera- verano 2011. La parcela experimental consistió de 4 surcos de 3 m de longitud. En campo se midió los días a floración, mientras que la calidad industrial se evaluó con base en: peso hectolítrico, dureza de grano, proteína en harina, tiempo de amasado, estabilidad al amasado, volumen de pan y color de la miga. Debido a la presencia de la helada, durante la etapa de grano lechoso y masoso-suave, los genotipos tardíos redujeron su peso hecolítrico y el contenido de proteína, e incrementaron la dureza del grano, el tiempo y estabilidad al amasado, lo anterior se reflejó en bajos volúmenes de pan. Dicho comportamiento pudo deberse a la coincidencia de la helada con el inició de la acumulación de proteína y almidón en el grano. Por otro lado el genotipo que se encontraba en grano masoso-duro mantuvo su calidad industrial en ambas localidades. La presencia de heladas en las etapas iniciales de llenado del grano del trigo desfavorece la calidad física del grano, de la masa y de panadería.

Palabras clave: calidad industrial, helada, llenado de grano, trigo harinero.

Abstract

The presence of low temperatures during the initial stages of grain filling in wheat flour produced in foster in the region of the high valleys of central Mexico, is atypical. So the aim of this research was to analyse the effect of frost on industrial quality bread wheat varieties recommended for rainfed. The genotypes were planted under an experimental design of randomized complete block with two replications in the towns of Jilotepec frost presence and Chapingo absence of frost in the spring-summer cycle 2011. The experimental plot consisted of four rows 3 m in length. Field was measured in days to flowering, while industrial quality was evaluated based on: test weight, grain hardness, protein in flour, kneading time, stability kneading bread volume and crumb colour. Due to the presence of frost during the stage of milky and doughy-soft grain, late genotypes hecolítrico reduced their weight and protein content, and increased grain hardness, time and stability to kneading, which was reflected low volume of bread. Such behaviour could be due to coincidence frost began with the accumulation of protein and starch in the grain. Furthermore the genotype that was in doughy-hard grain maintained its industrial quality at both locations. The presence of frost in the early stages of grain filling of wheat discourages physical grain quality of the dough and baked.

Introducción

La producción de trigo harinero (Tritucum aestivum L.) bajo condiciones de temporal en México, en 2010, fue de 207, 372 t, lo cual representó cerca de 10% de la producción total nacional. Los estados de Tlaxcala y México aportaron 133, 138 y 23, 223 t, respectivamente, lo cual representó el 75% de ésta producción. Sin embargo, durante el ciclo primavera- verano de 2011 se produjeron tan solo 66 817 t de trigo de temporal, siendo el Estado de México el primer lugar con 21 647 t, mientras que Tlaxcala cosechó únicamente 12 295 t (SIAP, 2012). Uno de los factores abióticos limitantes para la producción de cultivos de maíz, frijol, cebada y trigo en estos estados es la presencia de heladas tempranas durante la última semana de septiembre que de acuerdo con el CENAPRED (2001) se han registrado temporadas con más de 100 días al año con heladas. No obstante, durante el ciclo agrícola primavera- verano de 2011, el 8 de septiembre se registró una temperatura mínima de 2.5 °C en el país, provocando heladas en los estados de Chihuahua, Durango, Tlaxcala, México, Puebla y Veracruz, por lo que, en los estados de Tlaxcala y México se presentaron temperaturas iguales o menores a 0 °C durante 3 días (8, 9 y 10 de septiembre), lo cual resultó en heladas atípicas (CONAGUA, 2011). Lo anterior provocó la pérdida de 90.8% de la producción de trigo harinero en Tlaxcala (SIAP, 2012).

De acuerdo con Rosenberg et al. (1983) las heladas suceden cuando la superficie del suelo y los cuerpos colocados sobre la misma, presentan temperaturas iguales o menores al punto de congelación del agua. Con base en lo anterior, el efecto de la helada sobre los cultivos depende de la especie, de la susceptibilidad del genotipo, de la etapa fenológica, del nivel mínimo de temperatura, del tiempo de exposición y del preacondicionamiento de la planta (Preston et al., 1991; Barrales et al., 2002). Por otro lado existen daños provocados por enfriamiento, con temperaturas entre 0 y 10 °C, que causan un desbalance fisiológico que puede afectar el rendimiento. Con base en lo anterior, la etapa de floración o en las etapas iniciales de llenado como es la de grano acuoso, son los periodos de mayor susceptibilidad a la presencia de bajas temperaturas.

De tal modo que temperaturas de 0 °C durante la floración provocan la esterilidad del polen (Chakrabarti et al., 2011) y ovulo (Thakur et al., 2010) evitando la formación de grano (Cromley et al., 1998; Thakur et al., 2010; Chakrabarti et al., 2011; Al-Issawi et al., 2012). Asimismo, de acuerdo con Gusta y O'connor (1987) en cereales existe un efecto negativo de la helada sobre el rendimiento y la germinación en etapas iniciales de grano masaso, mientras que a finales de dicha etapa dicho efecto se reduce.

Por otro lado valores de -2 °C durante la etapa de grano masaso provoca arrugamiento de este y consecuentemente disminuye el rendimiento harinero, incrementa el contenido de cenizas en la harina y obscurecimiento de la miga del pan (Dexter et al., 1985), mientras que Labuschagne et al. (2009) encontraron que temperaturas de -5 °C, durante dicho período, disminuyeron el volumen de sedimentación y de pan. Mientras que, de acuerdo con Dexter et al. (1985), la presencia de la helada cercana a la madurez fisiológica del grano provoca menor daño observándose, arrugamiento en el salvado. El objetivo de esta investigación fue identificar el efecto de la helada sobre la calidad física del grano y de las características de amasado así como en la calidad panadera de variedades de trigo harinero recomendadas para su siembra bajo condiciones de temporal.

Materiales y métodos

Se evaluaron nueve variedades de trigo harinero panificable recomendadas por el Instituto nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) para su siembra en temporal. Los genotipos se establecieron bajo un diseño experimental de bloques completos al azar con dos repeticiones en las localidades de Jilotepec y Chapingo, en el Estado de México. Las fechas de siembra fueron el 17 de Junio en Chapingo y 24 de Junio en Jilotepec. La parcela experimental consistió de 4 surcos de 3 m de longitud y una separación entre surcos de 30 cm. Jilotepec se localiza 19° 57' 29" latitud norte y 99° 31' 54" longitud oeste, con una altitud de 2 500 m con una precipitación media anual de 792.4 mm y una temperatura media en el año de 18.4 °C. Chapingo se sitúa a 19° 29' 05" de latitud norte y 98° 53' 11" de longitud oeste a 2 250 msnm con una precipitación y temperatura media anual de 618.3 mm y 16.4 °C, respectivamente (García, 1981).

El peso hectolítrico se determinó en una muestra de 500 ml de grano en una balanza volumétrica (Seedburo Equipment CO., Chicago, IL.). La dureza de grano se cuantificó mediante la determinación del índice de perlado en 20 g de grano, que indica la facilidad de eliminar parcialmente las capas externas del grano, utilizando un procedimiento de abrasión estandarizado. Valores de porcentaje bajos de índice de perlado indican mayor dureza de grano. La harina refinada se obtuvo con un molino Brabender (Quadrumat Senior, C.W. Brabender OHG, Alemania) la cual se cernió a través de una malla de diámetro 129µm. El contenido de proteína en harina (%) se midió con el analizador NIR (método 39-10; AACC, 2005). Las variables de tiempo y estabilidad al amasado se determinaron en el mixógrafo de Swanson (National Mfg., EE.UU) en 10 g de harina refinada con el método 54-40A de la AACC (AACC, 2005). La medición de la variable volumen de pan (ml) se realizó mediante el método de masa directa (método 10-09, AACC, 2005) a partir de 100 g de harina refinada. El volumen de pan (ml) se determinó mediante un volutómetro por desplazamiento de semillas de colza (Brasica sp.). También se evaluó el color de la miga donde: 10= crema, 9= amarillo crema, 8= amarillo, 7=café, 6= más obscuro).

Con las variables medidas se realizó un análisis de varianza general mediante un diseño de bloques completamente al azar con el paquete estadístico SAS (SAS Institute, 2002) y se realizó la comparación de medias mediante la prueba de Tukey ≤0.05 para identificar las diferencias entre localidades y variedades. Adicionalmente se obtuvieron las correlaciones de Pearson.

Resultados y discusión

Considerando la fecha de siembra del 24 de junio en Jilotepec y la presencia de heladas los días 8, 9 y 10 de septiembre de 2011, la helada se presentó a los 76 días después de la siembra y con base en lo señalado con Rogers y Quatrano (1983) se infiere que todos los genotipos se encontraban en el periodo posterior a grano acuso el cual tiene una duración aproximada de 7 días. Con base en las etapas sugeridas durante el periodo de llenado de grano por Rogers y Quatrano (1983) los genotipos se agruparon en: lechoso, masoso-suave y masoso-duro (Cuadro 1).

Con base en lo anterior variedades consideradas precoces como Gálvez M87 y Nana F2007 (Villaseñor et al., 2014a) se encontraban en la etapa final de grano masoso-duro al momento de la helada, debido a que tenían alrededor de 20 días posteriores a la floración; mientras que variedades de ciclo tardío como Rebeca F2000 y Altiplano F2007 (Villaseñor et al., 2014b) tenían aproximadamente 10 días de haber transcurrido su floración y se encontraban en las etapas finales de grano lechoso (Cuadro 1). En el caso de las variedades tardías y de acuerdo con Altenbach et al. (2003), coincidió el momento de la helada con el inicio de la acumulación de la proteína y almidón en el grano, lo cual sucede a los 10 días aproximadamente posteriores a la antesis.

Los cuadrados medios de las variables analizadas se observan en el Cuadro 2. Se encontraron diferencias significativas entre localidades para todas las variables evaluadas, lo cual indica que el efecto debido a la presencia de la helada en Jilotepec afectó el peso hectolitrico, la dureza del grano, el contenido de proteína en harina, así como las características de amasado y calidad panadera, lo anterior concuerda con lo reportado por Uhlen et al. (1998); Dexter et al. (1985); Preston et al. (1991) y Lukow et al. (2011).

La presencia de la helada de manera general disminuyó el peso hectolítrico, Figura 1a, lo cual se debe en parte a la presencia de granos arrugados, Figura 2b, lo anterior desfavorece durante la molienda la extracción de harina disminuyendo el rendimiento harinero, lo anterior concuerda con Dexter et al. (1994) y Dziki y Laskowski (2005). Por otro lado en el caso de la coloración del grano rojo, la presencia de la helada provocó la decoloración del grano y opaco su color, Figura 2. Para el caso de dureza de grano la localidad de Jilotepec, con la presencia de bajas temperaturas, aumentó la dureza del grano, Figura 1b, dichos resultados concuerda con lo encontrado por Dexter et al. (1985); Preston et al. (1991) y Lukow et al. (2011) adicionalmente Dexter el al. (1985) mencionan que este aumento implicó un mayor consumo de energía durante la molienda. Para peso hectolítrico las variedades Nana F2007, Temporalera M87 y Rebeca F2000, presentaron valores similares en ambas localidades y para el caso de la dureza de grano las variedades Nana F2007 y Rebeca F2000 no sufrieron cambios.

La variedad Gálvez M87 presentó días a floración similares a Nana F2007, Cuadro 2; sin embargo, debido a que por su dureza (54% en Chapingo) se clasificó como un genotipo de grano suave, respecto a Nana F2007 (dureza de 42%), de grano duro. Por lo que probablemente, Gálvez M87, presentó mayor contracción de las células en su capa de aleurona lo que repercutió en un mayor incremento en su dureza, Figura 1b) y en el menor peso hectolítrico, respecto a todas las variedades Figura 1a), en la localidad de Jilotepec. Comportamiento contrario mostró Rebeca F2000 quien se asoció al valor más alto de dureza de grano en Chapingo y no incrementó su dureza ni disminuyo su peso hectolítrico en Jilotepec debido a la presencia de la helada.

Por otro lado el contenido de proteína en la harina mostró valores menores en la localidad de Jilotepec para todos los genotipos evaluados, excepto para la variedad Nana F2007, Figura 3. Para el caso de las variedades más tardías como Rebeca F2000, Altiplano F2007 y Triunfo F2004, en la localidad de Jilotepec presentaron los valores más bajos (iguales o menores a 9%) lo que puede deberse, de acuerdo con Altenbach et al. (2003), a que la helada coincidió con el inicio de acumulación de proteína en el grano, mientras que la variedad precoz Nana F2007, mantuvo su porcentaje de proteína en harina, de aproximadamente 11%, en ambas localidades.

Por otro lado, el contenido total así como el depósito y la proporción final de las proteínas albuminas, globulinas, gliadinas y gluteninas, durante el llenado de grano, son afectadas por las condiciones agroclimáticas como temperatura y fertilización (Triboi et al., 2003) y consecuentemente afectan las características de fuerza y extensibilidad de la masa (Sliwinski et al., 2004). Con base en lo anterior, en la localidad de Chapingo el tiempo de amasado fue menor a 4 min para todas las variedades y la estabilidad menor a 5 min, mientras que de manera general el tiempo y la estabilidad del amasado se incrementaron en la localidad de Jilotepec, Figura 4a y 4b, lo cual puede deberse a la presencia de salvado en la harina, lo cual provoca que el tiempo óptimo de amasado se aumentará, lo anterior concuerda con Dexter et al. (1994). En el caso de Rebeca F2000 y Triunfo F2004 presentaron los valores más altos de tiempo y estabilidad al amasado, dichos genotipos también se asociaron a los valores más bajos de contenido de proteína en la harina, lo cual de acuerdo con Uthayakumaran et al. (1999) en parte explica dicho comportamiento, dado que existe una correlación negativa entre estas variables, Cuadro 3. Por otro lado Nana F2007 presentó para tiempo y estabilidad al amasado valores similares en ambas localidades.

Los valores de volumen de pan en la localidad de Chapingo fueron superiores a 750 ml excepto para Rebeca F2000 (700 mL), mientras que en Jilotepec la helada provocó que los valores fueran menores a 700 ml (Figura 6), excepto para la variedad Nana F2007 (Figura 5a). Nuevamente las variedades más tardías Rebeca F2000, Altiplano F2007 y Triunfo F2004 presentaron los volúmenes de pan menores, dichos genotipos se asociaron también a los porcentajes más bajos de proteína, lo cual de acuerdo con Kent (1983) explica en parte su baja calidad panadera. Adicionalmente, como resultado de la helada, todas las migas se asociaron a una coloración café, (Figura 4b) lo cual concuerda con Dexter et al. (1985), quienes reportaron obscurecimiento de la harina y de la miga del pan debido a la presencia de salvado en la harina. Con base en nuestros resultados el volumen de pan es afectado por diferentes características, lo cual se reafirma en el Cuadro 3, donde se observa una relación positiva entre el volumen de pan y proteína en harina, mientras que bajo condiciones de la helada, sucede lo contrario para tiempo y estabilidad al amasado.

Conclusiones

La presencia de heladas durante el llenado de grano en la etapa de lechoso e inicios de masoso-suave en trigo harinero disminuyó el peso hecolítrico y el contenido de proteína en la harina e incremento la dureza de grano, el tiempo y estabilidad al amasado, lo que consecuentemente disminuyó el volumen de pan asociado a migas de color café. Sin embargo, la presencia de dicho fenómeno metereológico a finales de grano masoso-duro asociado a genotipos de grano duro, disminuye su severidad, manteniendo su peso hectolítrico, dureza de grano, características de amasado y calidad panadera.

Agradecimientos

Investigación financiada por el fondo sectorial SAGARPA-CONACYT. Proyecto No. 146788.

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