Introducción

El grano de amaranto tiene excelentes características nutricionales, de las que destacan el contenido de proteína (16%) y la calidad de los aminoácidos ^{(Venskutonis y Kraujalis, 2013)}. En México, el principal y más conocido uso del amaranto es como grano reventado ^{(Escobedo-López et al., 2012)}. En la industria el sistema común de reventado es el de lecho fluidizado con aire caliente. En esta técnica, los factores que afectan el volumen de reventado son: el contenido de humedad del grano, la temperatura y la velocidad de flujo de aire ^{(Lara y Ruales, 2002}; ^{Ramírez-Pérez, 2018)}. También, se ha reportado que el ambiente de producción y la variedad ^{(Mishra et al., 2014}; ^{Ortiz-Torres et al., 2018)} modifican la expansión. Por otro lado, en grano crudo se ha descrito que son importantes las características físicas como el grosor del pericarpio y contenido de salvado ^{(Mishra et al., 2014)}, además de la composición química ^{(Aguilar et al., 2022}; ^{Swarnakar et al., 2022}; ^{Castro-Giráldez et al., 2012)}.

Los estudios en México sobre las características del grano de amaranto y su relación con el volumen de reventado son escasos. De ellos, ^{Vázquez et al., (1988)}, quienes estudiaron el reventado de amaranto en 30 líneas de dos especies, encontraron que los mejores volúmenes de reventado los obtuvieron semillas pequeñas, pero bien desarrolladas. ^{Aguilar et al. (2022)} compararon la capacidad de reventado de genotipos con perispermo opaco y cristalino en el tipo de almidón y concluyeron que los genotipos con perispermo opaco presentaron mayor contenido de amilopectina y volumen de reventado. ^{Ramírez-Pérez et al. (2022)} estudiaron un grupo de materiales locales de Puebla y encontraron una asociación positiva (r= 0.41) entre peso hectolítrico y volumen de reventado y que el peso de mil semillas no se relacionó con el volumen de reventado, pero si con mayor proporción de grano expandido de tamaño grande.

El mejoramiento genético se ha enfocado en incrementar el rendimiento de grano y en mejorar adaptación de las plantas a los ambientes de producción; sin embargo, la selección para obtener variedades con mayor volumen de reventado no ha sido considerada. Para aumentar esta característica es necesario primero conocer los factores genéticos, físicos y de producción que están involucrados en este factor. Entender cómo las condiciones físicas de la semilla afectan la obtención de mejores volúmenes de reventado podría ser útil para contar con mejores criterios de selección y así lograr variedades con las características adecuadas. Con base en lo anterior, el objetivo fue determinar la influencia de tres tamaños de grano sobre el volumen de reventado y su relación con la humedad de grano, el genotipo y el ambiente de producción.

Materiales y métodos

En el ensayo se evaluaron tres tamaños de grano (1.0, 0.8 y 0.7 mm) de dos genotipos (LS-29 y LS-30), tres sitios de producción (San Juan Tlautla, Santiago Tochimizolco y San Lorenzo Chiautzingo) y dos humedades de grano (9 y 13 %). Los genotipos de amaranto pertenecen a la especie Amaranthus hypochondriacus L. y fueron dos líneas sobresalientes del programa de mejoramiento de amaranto del Colegio de Postgraduados, Campus Puebla, las cuales se identificaron como LS29 y LS30. El grano utilizado fue de cosechas de lotes comerciales establecidos en 2021 en San Juan Tlautla, San Pedro Cholula (19° 05’ 20.7” LN, 98° 22’ 20.4” LO, 2,199 msnm), Santiago Tochimizolco, Tochimilco (18° 51´ 49.91” LN, 98° 37´ 17.87” LO, 2273 msnm) y San Lorenzo Chiautzingo, Chiautzingo (19° 13´ 0.7” LN, 98° 27´ 21.37” LO, 2344 msnm). Todas las localidades son del estado de Puebla, México. El clima en todas las localidades es templado subhúmedo con lluvias en verano ^{(INEGI, 2017)}.

El cultivo fue en condiciones de temporal y siembra directa, excepto en la localidad de Chiautzingo, en donde se produjo la plántula, que trasplantada a los 30 días después de un riego de auxilio. Las fechas de siembra, densidad de población, tipo de suelo y precipitación de los sitios de producción se muestran en el Cuadro 1. La fórmula de fertilización fue 80N-40P-00K, las fuentes fueron urea y fosfato diamónico. La fertilización se aplicó en la primera escarda, a los 30-35 días después de la siembra o trasplante.

La humedad del grano se determinó con un medidor de humedad de granos de la marca Draminski® modelo MMG mini. La humedad inicial fue de 9 % y se llevó a 13 %, con la adición de agua destilada. La cantidad de agua a adicionar se determinó con la fórmula de balance de masas y el método descrito por ^{Ramírez-Pérez et al. (2018)}.

Para separar por tamaño se utilizaron los tamices de pruebas físicas números 18, 20 y 24 (Montinox, México) que tienen una abertura de 1.00, 0.841 y 0.707 mm, respectivamente. Los tamaños obtenidos fueron 1.0 (T1.0), 0.8 (T0.8) y 0.7 (T0.7), que es el grano que quedó sobre el tamiz 18, 20 y 24, respectivamente.

Para la realización y evaluación de la expansión de grano se usó la metodología propuesta por ^{Ramírez-Pérez et al. (2018)}. El tamaño de muestra fue de 20 g de grano. El reventado de las muestras se realizó en una reventadora de amaranto (Módulo reventador de semilla de amaranto, modelo REVCP-1, Colegio de Postgraduados), la cual funciona por medio de lecho fluidizado con aire caliente ^{(Argumedo-Macías, 2019)}. La temperatura del aire utilizada fue de 230-235 °C. El reventado se realizó en las instalaciones del Colegio de Postgraduados Campus Puebla en el mes de julio de 2022.

Las variables medidas para evaluar el reventado de grano fueron las siguientes. Volumen de grano reventado (VREV), que fue el volumen de grano reventado que permaneció sobre el tamiz de pruebas físicas número 16 (Montinox, México), que tiene una abertura de 1.19 mm, al cual se le determinó el volumen con una probeta de 250 ml y se reportó en mililitros. La variable peso de grano no reventado (PGNRV) fue el peso del grano que atravesó el tamiz 16 y se expresó en gramos.

En los lotes de producción se determinaron variables de planta y grano. Se muestreó un grupo de 50 plantas y se determinó en madurez fisiológica las variables altura de la planta (AP) y días a floración masculina (DFM). La AP es la distancia en centímetros, desde la superficie del suelo hasta la máxima altura del tallo principal. Los DFM son el número de días desde la siembra hasta que el 50 % de las plantas presentaron antesis. En grano crudo se midió peso hectolítrico (PH) y peso de mil semillas (PMS). El PH se estableció con un recipiente de capacidad de 100 mL, en donde se colocó la semilla hasta el enrase del envase previamente tarado y se pesó en una balanza (Ohaus) y se reportó en kilogramos hectolitro^-1. El PMS es el peso de 1000 granos sanos, el cual se determinó en una balanza analítica (Shimadzu modelo AUW220). Además, en cada lote y genotipo se muestrearon dos parcelas de 10 m, donde se estimó el rendimiento de grano y se reportó como kilogramos por hectárea a 10 % de humedad.

En el experimento de reventado se utilizó un diseño completamente al azar con un arreglo factorial y tres repeticiones. Los factores fueron localidad, genotipo, tamaño y contenido de humedad del grano. En total fueron 36 tratamientos. El análisis estadístico empleado fue un análisis de varianza para detectar diferencias entre tratamientos y una prueba de medias para definir los mejores tratamientos (Tukey, 0.05 %). A las variables de grano crudo localidad, genotipo y tamaño de grano se le realizó un análisis de varianza (considerando a las localidades como repeticiones) y prueba de medias (Tukey, 0.05 %). Los análisis estadísticos se realizaron en R-UCA versión 4.1.1 ^{(R Core Team, 2020)}.

Resultados y discusión

El rendimiento de cada sitio de producción fue diferente en las tres localidades (Cuadro 2). El rendimiento más alto de grano se obtuvo en la localidad de Chiautzingo, con un promedio de 5844 kg ha^-1; seguido de Tochimizolco y de Tlautla con 3887 y 1684 kg ha^-1, respectivamente. Se sugiere que esta diferencia fue debido a la mejor humedad y mayor tiempo de crecimiento en la localidad de Chiautzingo, ya que éste fue diferente en cada localidad. En relación a DFM, en el Cuadro 2 se observa que en Chiautzingo hubo un promedio de 120.5 días, mientras que en Tochimizolco y Tlautla fue de 86.5 y 83 días, respectivamente. En los dos genotipos se observaron diferencias entre las variables DFM, AP y Rendimiento. El promedio de los tres sitios de DFM en el genotipo LS29 fue de 99 días y en la LS30 de 94 días. El genotipo LS29 tuvo mayor altura de planta y rendimiento (146.4 cm y 4,040 kg ha^-1) que LS30 (105.8 cm y 3,571 kg ha^-1).

El análisis de varianza (Cuadro 3) realizado en características de grano crudo mostró que entre tamaño de grano hubo diferencias (P ≤ 0.05) en PMS y PH; entre localidades solo hubo diferencias en PH y entre genotipos no hubo diferencias en ninguna variable.

La prueba de medias en PMS (Cuadro 4) mostró diferencias entre los tres tamaños de grano (P ≤ 0.05). El peso fue de 1.031, 0.795 y 0.503 g para los tamaños T1.0, T0.8 y T0.7, respectivamente. En PH los tamaños de T0.7 y T0.8 tuvieron el valor mayor (P ≤ 0.05), con 8.5 y 84.8 kg hL^-1 y el tamaño T1.0 el valor más bajo, con 83.5 kg hL^-1, debido a que hay mayor cantidad de semilla en los tamaños T0.7 y T0.8 por unidad de volumen. Los anteriores resultados muestran que hubo diferencias en peso entre los tres tratamientos de tamaño de grano sometidos a reventado.

El análisis de varianza de variables medidas en grano reventado (Cuadro 5) mostró en VREV diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01) en los factores de estudio tamaño de grano, humedad y genotipo, pero diferencias significativas (P ≤ 0.05) en el factor localidad. También, se encontraron diferencias altamente significativas (P ≤ 0.05) en todas las interacciones dobles; mientras que en las interacciones triples sólo se encontraron diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01) en Localidad x Genotipo x Humedad y Genotipo x Tamaño x Humedad (Cuadro 5). La diferencia significativa entre los tratamientos de los factores de variación muestra diferencias en los niveles evaluados, pero las deferencias observadas en las interacciones de los factores principales indicaron que el volumen de reventado en los niveles de un factor no se comporta igual dentro de los niveles de otro factor. En la variable PGNRV hubo diferencias altamente significativas (P ≤ 0.01) en todos efectos principales Localidad, Genotipo, Tamaño y Humedad de grano y en las interacciones dobles Localidad x Tamaño y Genotipo x Tamaño.

Conclusiones

Entre los tamaños T1.0 y T0.8 no se observaron diferencias estadísticamente significativas en volumen de reventado. Se detectó interacción del tamaño de grano con el genotipo y el sitio de producción, las cuales modificaron el volumen de reventado. El tamaño de grano no es un factor determinante para obtener altos volúmenes de reventado. El tamaño de grano adecuado es de al menos 0.8 mm en la selección de variedades por su capacidad de reventado y no deben descuidarse otras propiedades del grano, como tipo de endospermo. Una forma de mejorar el volumen de reventado inmediata es utilizar grano con 13 % de humedad.