Influence of prohexadione calcium and oxidation promoters on yield, capsaicin and vitamin C in jalapeño pepper

H. Ramírez^¶; O. Méndez-Paredes; A. Benavides-Mendoza; C. Amado-Ramírez

Departamento de Horticultura. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Buenavista, Saltillo, Coahuila, MÉXICO. Correo-e: homeror@terra.com.mx (^¶Autor responsable).

Recibido: 28 de agosto, 2008. ]]> Aceptado: 18 de mayo, 2009.

Resumen

En México existe la tendencia a mejorar la calidad y rendimiento de chile jalapeño, ya que proporciona antioxidantes importantes en la dieta humana. En años recientes el uso de biorreguladores y promotores de oxidación en tomate, brócoli y repollo han mostrado ser una alternativa para mejorar su producción y la calidad del producto cosechado. Por lo tanto, con el objetivo de mejorar la calidad y rendimiento en chile jalapeño, se realizó el presente estudio, el cual consistió en evaluar la influencia de prohexadiona de calcio (P-Ca), ácido benzoico (AB) y ácido salicílico (AS) en el rendimiento y en los niveles de capsaicina y de vitamina C en chile jalapeño var. M. El estudio se realizó en invernadero y en laboratorio de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro en 2007. Los tratamientos consistieron en la aplicación a semilla, plántula y planta de P-Ca, AB, AS y agua (testigo). Las variables de estudio fueron cuantificar las concentraciones de capsaicina y vitamina C en frutos maduros y su rendimiento. El nivel de capsaicina y rendimiento por planta mostraron incrementos estadísticos en las tres etapas referidas con aplicación de P-Ca (100, 150 y 200 mg·litro¹) en forma individual o en combinación con AB y AS (1x10^-6M). El contenido de vitamina C aumentó significativamente en semilla con el tratamiento P-Ca 100 mg·litro^-1.

Palabras clave adicionales: antioxidantes, hormonas, ácido salicílico, ácido benzoico.

Abstract

Jalapeño pepper can provide important antioxidants for the human diet. In Mexico, there is a tendency to improve its yield and quality. Recently, the use of bioregulators and oxidation promoters in tomato, broccoli and cabbage has been shown to improve harvest yield and quality. The objective of this study was to evaluate the effect of prohexadione calcium (P-Ca), benzoic acid (BA) and salicylic acid (SA) on yield and the levels of capsaicin and vitamin C in jalapeño pepper var. M. The study was conducted under greenhouse and laboratory conditions at the Universidad Autonoma Agraria Antonio Narro in 2007. The treatments were, P-Ca, BA, SA, and water (control) applied in the seed, seedling and plant stages. The variables were concentrations of capsaicin and vitamin C in ripe fruits and total yield per plant. The content of capsaicin and yield were statistically higher in the three stages with applications of P-Ca (100, 150 and 200 mg·liter¹) individually or in combination with BA and SA (1x10^-6 M). The level of vitamin C increased when P-Ca at 100 mg·liter¹ was applied to the seed.

Additional key words: antioxidants, hormones, salicylic acid, benzoic acid.

El consumo de productos hortícolas proporciona al ser humano minerales, fibras, agua y antioxidantes. Estos elementos contribuyen a conservar una buena salud y calidad de vida en las personas. En México existe la tradición de consumir chile fresco o procesado. El chile jalapeño forma parte de la dieta mexicana y hoy en día es una de las especies de mayor demanda en el mercado nacional e internacional (Nuez et al., 1996). Su fruto se caracteriza por la producción de capsaicinoides, de los cuales la capsaicina y la dihidrocapsaicina destacan por su efecto en la pungencia del mismo (López-Riquelme, 2003; Díaz et al., 2004; Vázquez-Flota et al., 2007). Los capsaicinoides son antioxidantes potentes que protegen al ácido linoléico contra el ataque de radicales libres y reducen metales al ser donadores de hidrógeno (Rosa et al., 2002; Díaz et al., 2004).

La vitamina C presente en el fruto de chile jalapeño es un antioxidante que también actúa como un reductor de radicales libres, propiedad que contribuye a minimizar el daño oxidativo en ese producto (Bennet y Kirby, 1968; Padayatt et al., 2001). Estudios en nutrición describen que el consumo de frutas y hortalizas tienen un efecto protector contra enfermedades como el cáncer, diabetes, daños cardiovasculares, artritis, cataratas y desordenes en el sistema nervioso central (Rodríguez et al., 2001; Devasagayam et al., 2004; Mori et al., 2006). La protección a estas enfermedades está asociada a la presencia de antioxidantes en el producto hortícola consumido (Joshipura et al., 1999; Johnston, 2003).

El uso de biorreguladores que actúen en armonía con la naturaleza y no causen efectos adversos en la salud humana es una alternativa en la horticultura moderna (Ramírez, 2003). La prohexadiona de calcio es un retardante del crecimiento con esas características que ha demostrado ser un inhibidor de la biosíntesis de giberelinas biológicamente activas (Rademacher, 2000). Este compuesto también modifica el contenido de flavonoides en hojas de manzano (Roemmelt et al., 2003) y aumenta considerablemente el nivel de licopeno en frutos de tomate (Ramírez et al., 2006). Otro derivado fenólico como el ácido salicílico participa de forma importante en la cascada de señalización vegetal, reflejada en una adaptación a ambientes extremos, así como en la inducción de la resistencia sistémica adquirida (Raskin, 1992). Se ha reportado que el ácido salicílico induce tolerancia a bajas temperaturas en plantas de papa (López-Delgado et al., 1998; Mora-Herrera y López-Delgado, 2006). El ácido benzoico es un derivado fenólico que se considera precursor del ácido salicílico y se encuentra en forma natural en las plantas. Este compuesto actúa también como un inductor de resistencia sistémica adquirida en cebolla (Benavides-Mendoza et al., 2004). En años recientes se ha determinado el nivel de antioxidantes en varias especies hortícolas (Prior y Cao, 2000; Tosun et al., 2003). Sin embargo, la experiencia relacionada al impacto de prácticas agrícolas que modifiquen los niveles de antioxidantes en las plantas es escasa (Asami et al., 2003). Kalt y Kushad (2000) manifiestan que el incremento en los niveles de antioxidantes en frutas y hortalizas es un tema de gran interés y representa una oportunidad en la estrategia actual dirigida al mejoramiento de la calidad de productos hortícolas. En la actualidad es factible manipular en plantas los mecanismos involucrados en la síntesis de antioxidantes específicos y rendimiento del producto por medio de la ingeniería genética y también mediante la aplicación de biorreguladores (Benavides, 2002). Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue conocer la influencia de P-Ca, AB y AS en el rendimiento del producto y en los niveles de capsaicina y vitamina C en chile jalapeño.

MATERIALES YMÉTODOS

La presente investigación se realizó durante 2007 en un invernadero con control de temperatura y humedad relativa, en la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Saltillo, Coahuila, México. Con el propósito de conocer el efecto de P-Ca, AB y AS aplicados en diferentes fases de crecimiento, se utilizó semilla certificada (Petoseed, 2007) de chile jalapeño (Capsicum annuum L.) var. M. En las fases: semilla; semilla + plántula + planta y plántula + planta fueron aplicados los siguientes tratamientos: P-Ca 100, 150 y 200 mg·litro^-1; P-Ca 100, 150 y 200 mg·litro^-1 + ácido benzoico 1x10^-6 M; P-Ca 100, 150 y 200 mg·litro^-1+ ácido salicílico 1x10^-6 M y testigo (agua). Las semillas se establecieron el 14 de junio de 2007 en cajas de poliestireno de 200 cavidades, utilizando como sustrato peat moss Premier Mix. El tratamiento a las semillas consistió en inhibirlas durante ocho horas en cada solución señalada; mientras que en la etapa de plántula y planta, los tratamientos fueron asperjados una vez a punto de rocío con atomizador manual. Tan pronto las plántulas alcanzaron dos hojas verdaderas, fueron trasplantadas a bolsas de plástico negro de 25 x 30 cm con una mezcla de peat moss, vermiculita y perlita (2:1:2 v/v). Los tratamientos foliares se realizaron con cuatro hojas verdaderas en plántula y 10 hojas verdaderas en planta. Se utilizó un diseño estadístico de parcelas divididas y anidamiento del factor dosis con tres repeticiones por tratamiento. Se utilizó la prueba de Tukey para estimar diferencias estadísticas con el paquete SAS (2000). Las gráficas se construyeron con el software SigmaPlot versión 11.0 (SigmaPlot, 2008).

Determinación de capsaicina

El método de análisis utilizado para la determinación de capsaicina en frutos de chile fue el reportado por Bennet et al. (1968) .Cuando el 80% de los frutos alcanzaron su madurez fisiológica (Ramírez et al., 2003), se cosecharon y conservaron a -20 °C. En el laboratorio, las muestras de chile se descongelaron. Se tomó un gramo de peso fresco de fruto completo en cada tratamiento y se maceró en un mortero, al que se le agregaron 10 ml de etanol absoluto y se agitó la mezcla por 15 minutos. Se filtró con papel Wathman Núm. 1 y luego se aforó a 25 ml con etanol. La muestra se trasladó a un matraz de separación y se agregaron 2.5 ml de solución amortiguadora a pH de 2.8 más 0.5 ml de etanol, 20.5 ml de agua destilada y 10 ml de solución Adogen-Tolueno. Se agitó vigorosamente la mezcla por 1 minuto. Posteriormente, se determinó la absorbancia de la capsaicina en la fase orgánica en un espectrofotómetro (Geneys 10 uv Thermo Electro Corp) a una longitud de onda de 286 nm. Las lecturas se realizaron por triplicado para cada muestra. Para determinar la concentración de capsaicina en las muestras, se construyó una curva de calibración con este antioxidante (Sigma, Co) en un intervalo de 0-0.40 mg·ml^-1, disuelta en los disolventes referidos (Bennet et al., 1968).

Determinación de vitamina C

De las muestras descritas anteriormente, también se analizó el contenido de vitamina C, utilizando el método reportado por Padayatt et al. (2001). Se maceró 1 mg con 10 ml de ácido clorhídrico al 2 % (v/v). Se homogeneizó la mezcla en 40 ml de agua destilada. Se filtró a través de gasa y se colectó en un matraz Erlenmeyer. Se tomaron 10 ml del sobrenadante y se titularon con 2,6 -diclorofenolindofenol (1x10^-3 N), cuando la solución alcanzó un color rosa. El contenido de vitamina C se determinó utilizando la siguiente fórmula descrita por los autores del método referido:

Rendimiento

El rendimiento de frutos por tratamiento se determinó en cosecha, al pesar todo el producto por planta en una báscula Ohaus modelo 3729 con capacidad máxima de 3000 gramos y resolución de 0.1 gramos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Nivel de capsaicina

El ácido benzoico y su derivado ácido salicílico son compuestos fenólicos involucrados en el metabolismo secundario de plantas (Benavides, 2002). Esta característica les permite fortalecer la defensa de la planta a condiciones adversas de medio ambiente al aumentar su capacidad antioxidante (Raskin, 1992). La aplicación de estas dos sustancias ha probado aumentar el contenido de antioxidantes totales en diversas hortalizas (Ramírez et al., 2006). El mecanismo de acción de ambos ácidos se ha relacionado con incrementos en la actividad de enzimas como la catalasa (Mora-Herrera y López-Delgado, 2006). Con base en estas experiencias, es posible considerar que el estímulo de AB y AS en la producción de capsaicina (Figura 1) puede ser mediado también a través de un aumento en la actividad enzimática ligada a la síntesis de este antioxidante.

Nivel de vitamina C

La Figura 2 muestra los efectos de los tratamientos en la variación de la concentración de vitamina C en frutos de chile. Se observó que de los tratamientos en las fases mencionadas solamente tres de los aplicados a la semilla respondieron con aumentos en este antioxidante natural. La aplicación de P-Ca 100 mg·litro^-1 mostró superioridad estadística (P≤0.05) al resto de las dosis. En los tratamientos P-Ca 100 mg·llitro^-1 + AB 1x10^-6 M y P-Ca 200 mg·llitro^-1 + AS 1x10^-6 M, también se observó una tendencia a incrementar la concentración de vitamina C. Se ha demostrado que P-Ca, AB y AS estimulan la producción de antioxidantes en uva, durazno, manzano, brócoli, acelga, repollo y tomate (Rademacher, 2000; Ramírez, 2003). Esas experiencias apoyan lo observado en este estudio con el aumento en vitamina C cuando la semilla fue tratada con esos compuestos (Figura 2). Benavides et al. (2007) han señalado que los inductores de los cambios de la concentración de antioxidantes como AB y AS ejercen en plantas su efecto al fortalecer el mecanismo de tolerancia al estrés ambiental. Al respecto, Mora-Herrera y López-Delgado (2006), lo asocian con aumentos en las concentraciones de ciertos antioxidantes. La tolerancia al estrés por temperaturas frías se relaciona con un alto contenido de vitamina C en hojas (Laing et al., 2007) y frutos (Mozafar, 1994). Por lo tanto, P-Ca,AB y AS presentan efectos prometedores como inductores de vitamina C en chiles jalapeños cuando son aplicados a la semilla. Lo observado en esta investigación permite inferir que dependiendo de la etapa de aplicación de P-Ca, AB y AS será la respuesta al contenido de capsaicina (Figura 1) o vitamina C (Figura 2) en el fruto de chile jalapeño.

Rendimiento

Los efectos de tratamientos en el rendimiento por planta se presentan en la Figura 3. Se observaron aumentos significativos (P≤0.05) en las diferentes fases de aplicación. En semilla, las dosis de P-Ca 100 mg·litro^-1 + AB 1x10^-6 M y P-Ca 150 mg·litro^-1 +AS 1x10^-6 M fueron los más destacados al superar estadísticamente al testigo. Cuando los tratamientos se aplicaron vía semilla + plántula + planta, el rendimiento fue estadísticamente superior con P-Ca 100 mg·litro^-1 +AB 1x10^-6 M y P-Ca 200 mg·litro^-1 + As 1x10^-6 M. La aplicación foliar en las etapas fenológicas de plántula + planta reflejaron más producción por planta en los tratamientos a dosis de P-CA 200 mg·litro^-1, P-Ca 100 mg·litro^-1 + AB 1x10^-6 M y P-Ca 100 mg·litro^-1 + AS 1x10^-6 M. Los incrementos en producción por la influencia de P-Ca obtenidos en este estudio (Figura 3), han sido previamente observados en otros cultivos. En manzana, cerezo, durazno y peral se obtuvieron incrementos de un 20% en rendimiento cuando se aplicó P-Ca en un intervalo de 100 a 200 mg·litro^-1 (Rademacher, 2004). En tomate se reportó un aumento sustancial en rendimiento por planta cuando se aplicó P-Ca a dosis de 175 mg·litro^-1 (Ramírez et al., 2006). Se ha demostrado que P-Ca es un inhibidor de la síntesis de giberelinas A₁, A₄ y A₇, las cuales son biológicamente activas (Costa et al., 2004). Este efecto resulta en una reducción en el crecimiento vegetativo en la planta, lo que estimula un cambio en la traslocación de asimilados y un aumento en la formación de yemas florales y por lo tanto en más frutos por planta (Basak, 2004; Ramírez et al., 2006). Los aumentos en rendimiento observados en la Figura 3, contribuyen a sustentar esas experiencias. Las aplicaciones de AB y AS en diversas hortalizas como col, brócoli, rabanito, lechuga y coliflor inducen aumentos significativos en los rendimientos de esas especies (Benavides, 2002). Efectos similares también han sido encontrados en trigo y en soya (López-Tejeda et al., 1998). Los efectos de AB y AS han sido interpretados como promotores de oxidación, los cuales inducen a la planta a un incremento en los niveles de antioxidantes y estímulo en el sistema de formación de órganos florales y vegetativos (Benavides-Mendoza, 2007). Por lo tanto, los incrementos encontrados como resultado de las aplicaciones de P-Ca, AB y AS en capsaicina (Figura 1), vitamina C (Figura 2) y en rendimiento (Figura 3) permiten considerar que estos biorreguladores influyen en las variables referidas dependiendo de la fase de aplicación y concentraciones como la han propuesto Ramírez et al., (2006).

CONCLUSIONES

Con base en los resultados obtenidos se concluye lo siguiente: prohexadiona de calcio, ácido benzoico y ácido salicílico aumentan sustancialmente el contenido de capsaicina, vitamina C y rendimiento en chile jalapeño var. M. El nivel de aumento en estas variables, está relacionado con la etapa de aplicación y dosis del retardante del crecimiento y de los promotores de oxidación.

LITERATURA CITADA

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