TESIS PROFESIONAL. Ingeniero Agroindustrial

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO

D E P A R T A M E N T O D E I N G E N I E R I A

A G R O I N D U S T R I A L

Evaluación de la calidad fisicoquímica y fitosanitarias de trigo (Triticum

Aestivum) de temporal de México

TESIS PROFESIONAL

Que como requisito parcial para obtener el título de:

Ingeniero Agroindustrial

PRESENTA:

Irais Nallely Sandoval Velázquez

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Evaluación de la calidad fisicoquímica y fitosanitarias de

trigo (triticum aestivum) de temporal de México.

Irais Nallely Sandoval Velázquez

Departamento de Ingeniería Agroindustrial Universidad Autónoma Chapingo

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Agradecimiento

Agradezco infinitamente el apoyo brindado para la realización de éste trabajo de tesis, en especial al Dr. Javier Peña, Dra. Mónica Mezzalama y asesores de tesis, así mismo reconoz-co el gran apoyo del personal de los laboratorios de Calidad de Trigo y Sanidad de Semillas Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo.

Es importante destacar mi sincera gratitud a Nayelli Hernández, y Carlos Minutti por su apoyo incondicional.

Dedicatoria

Dedico este trabajo a mi familia, a mi Alma Máter y sobre todo a los profesores que han influido en mi formación académica.

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Índice general

Resumen v Summary vi Introducción _vii Objetivos _viii 1. Revisión literaria 1

1.1. Importancia del trigo. . . 1

1.2. Producción mundial del trigo . . . 1

1.3. Trigos de temporal y de riego en México . . . 2

2. Características del trigo de temporal 4 2.1. Necesidades hídricas . . . 5

2.2. Condiciones diversas para su producción . . . 5

2.3. Enfermedades y plagas recurrentes . . . 6

2.3.1. Variedades para ambientes críticos . . . 7

2.3.2. Variedades para ambientes intermedios. . . 7

2.4. Calidad industrial para la comercialización. . . 8

2.5. Criterios de calidad. . . 8

2.5.1. Calidad física . . . 9

2.5.2. Peso hectolitrico . . . 9

2.5.3. Dureza del grano . . . 9

2.5.4. Calidad química . . . 9

2.5.5. Contenido de Proteína . . . 9

2.5.6. Actividad de alfa amilasa . . . 10

2.6. Calidad Biológica . . . 11

2.6.1. Microbiología de cereales . . . 11

3. Características fisiológicas del trigo 14 3.1. Estructura del grano de trigo . . . 14

3.2. Composición química del trigo . . . 15

3.3. Carbohidratos. . . 16

3.4. Contenido proteico . . . 16

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ÍNDICE GENERAL iv

3.5. Composición y propiedades funcionales del almidón . . . 17

3.5.1. Gránulos de almidón . . . 17 3.5.2. Amilosa y Amilopectina . . . 17 3.6. Lípidos. . . 18 3.7. Minerales . . . 18 3.8. Vitaminas . . . 18 4. Materiales y métodos 19 4.1. Localización . . . 19 4.2. Material Vegetal . . . 19

4.3. Análisis fisicoquímico del grano . . . 21

4.3.1. Peso hectolítrico (PHL) . . . 22

4.3.2. Dureza del grano . . . 22

4.3.3. Contenido de Proteína ( %) . . . 22

4.3.4. Análisis químico - Índice de caída (Falling number). . . 23

4.4. Análisis Fitosanitario. . . 23

4.4.1. Análisis Visual . . . 23

4.4.2. Prueba de germinación entre papel . . . 23

4.4.3. Prueba de lavado y dilución para la detección de bacterias en semilla de trigo . . . 24

4.4.4. Prueba con papel secante y congelamiento para la detección de hongos 24 4.5. Análisis Estadístico. . . 25

5. Propiedades físicas y químicas del trigo 26 5.1. Características de calidad entre estados . . . 26

5.2. Características de calidad dentro de estados . . . 28

5.2.1. Tlaxcala. . . 28

5.2.2. Estado de México . . . 30

5.2.3. Guanajuato . . . 32

5.2.4. Jalisco . . . 33

6. Evaluación de la calidad para los estados 35 6.1. Características físicas. . . 35

6.1.1. Peso hectolítrico (PHL) . . . 35

6.1.2. Textura de grano . . . 35

6.2. Características Químicas. . . 36

6.2.1. Contenido de proteína . . . 36

6.2.2. Índice de caída (Falling Number) . . . 36

6.3. Correlación entre variables fisicoquímicas . . . 37

6.4. Calidad Fitosanitaria. . . 37

6.4.1. Análisis visual de las muestras . . . 37

6.4.2. Incidencia de hongos . . . 38

6.4.3. Incidencia de Xanthomonas translucens . . . 40

6.5. Análisis fisiológicos del grano . . . 40

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ÍNDICE GENERAL v

7. Evaluación de la calidad por municipios 42

7.1. Tlaxcala . . . 42

7.1.1. Características físicas . . . 42

7.1.2. Características químicas . . . 43

7.1.3. Calidad fitosanitaria . . . 44

7.1.4. Análisis fisiológico . . . 45

7.1.5. Relación Germinación - Falling Number . . . 46

7.2. Estado de México. . . 46 7.2.1. Características físicas . . . 47 7.2.2. Características químicas . . . 48 7.2.3. Calidad fitosanitaria . . . 49 7.2.4. Análisis fisiológico . . . 51 7.3. Guanajuato . . . 51 7.3.1. Características físicas . . . 52 7.3.2. Características químicas . . . 53 7.3.3. Calidad fitosanitaria . . . 54 7.3.4. Análisis fisiológico . . . 55 7.4. Jalisco . . . 55 7.4.1. Características físicas . . . 55 7.4.2. Características químicas . . . 56 7.4.3. Calidad fitosanitaria . . . 57 7.4.4. Análisis fisiológico . . . 58 Conclusiones 60 A. Norma NMX-FF-036-1996 63 A.1. Objetivo y campo de aplicación . . . 63

A.2. Referencias . . . 63

A.3. Definiciones . . . 64

A.4. Clasificación y designación del producto . . . 67

A.5. Especificaciones . . . 67

A.6. Muestreo . . . 68

A.7. Métodos y pruebas . . . 69

B. Análisis estadísticos 74 B.1. Análisis para estados . . . 74

B.1.1. ANOVA: Peso Hectolítrico (PHL) versus Estado . . . 74

B.1.2. ANOVA: Dureza versus Estado . . . 75

B.1.3. ANOVA: Proteína en grano versus Estado . . . 76

B.1.4. ANOVA: FN versus Estado . . . 77

B.1.5. Correlaciones en y dentro de los estados . . . 78

B.1.6. ANOVA: Germinación versus Estado. . . 80

B.2. Análisis para municipios: Tlaxcala . . . 81

B.2.1. ANOVA: Peso Hectolítrico (PHL) versus Municipio. . . 81

B.2.2. ANOVA: Dureza versus Municipio . . . 82

(8)

ÍNDICE GENERAL i

B.2.4. ANOVA: FN versus Municipio . . . 85

B.2.5. ANOVA: Germinación versus Municipio . . . 87

B.3. Análisis para municipios: Estado de México . . . 88

B.3.3. ANOVA: Proteína en grano versus Municipio . . . 91

B.4. Análisis para municipios: Guanajuato . . . 96

B.5. Análisis para municipios: Jalisco . . . 101

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Índice de figuras

1.1. Principales países productores de trigo (2008) [34] . . . 2

1.2. Principales Estados productores de trigo en el año agrícola (2006) [30] . . . . 3

2.1. Principales agentes responsables de la pérdida de calidad en el grano de trigo [36] . . . 12

3.1. Histología de la composición de un grano de trigo [14] . . . 14

4.1. Tlaxcala: Municipios estudiados. . . 20

4.2. Estado de México: Municipios estudiados . . . 21

4.3. Estado de Guanajuato: Municipios estudiados . . . 22

4.4. Estado de Jalisco: Municipios estudiados . . . 23

6.1. (a) Trigo con daño mecánico. (b) Trigo con punta negra. . . 38

6.2. Inspección visual de trigo por estados . . . 38

6.3. Prueba de papel secante y congelamiento, colonias fungosas en el trigo de temporal. . . 39

6.4. Incidencia de hongos Guanajuato y Jalisco. . . 39

6.5. Incidencia de Hongos Estado de. México y Tlaxcala. . . 40

6.6. Prueba de germinación . . . 41

7.1. Análisis visual de punta negra y semilla con manchas - Tlaxcala. . . 44

7.2. Análisis visual de semilla quebrada, chupada y germinada - Tlaxcala . . . 45

7.3. Incidencia de hongos patógenos - Tlaxcala . . . 46

7.4. Incidencia de hongos sáprofitos - Tlaxcala . . . 47

7.5. Promedios de germinación - Tlaxcala . . . 48

7.6. Regresión lineal para germinación y FN - Tlaxcala . . . 49

7.7. Análisis visual de punta negra y semilla con manchas - Estado de México . . 50

7.8. Análisis visual de semilla quebrada, chupada y germinada - Estado de México 51 7.9. Incidencia de hongos patógenos - Estado de México . . . 52

7.10. Incidencia de hongos saprófitos - Estado de México . . . 53

7.11. Promedios de germinación - Estado de México . . . 54

7.12. Inspección visual - Guanajuato . . . 55

7.13. Incidencia de microorganismos - Guanajuato . . . 56

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ÍNDICE DE FIGURAS iii

7.14. Promedios de germinación - Guanajuato . . . 57

7.15. Análisis visual - Jalisco . . . 58

7.16. Incidencia de hongos - Jalisco . . . 59

7.17. Promedios de germinación - Jalisco . . . 59

7.18. Distribución geográfica de las mejores características de calidad . . . 61

A.1. Diagrama de secuencia analítica de las especificaciones físicas del trigo . . . . 73

B.1. ANOM: PHL por Estado . . . 75

B.2. ANOM: Dureza por Estado . . . 76

B.3. ANOM: Proteína por Estado . . . 77

B.4. ANOM: FN por Estado . . . 78

B.5. ANOM: Germinación por Estado . . . 81

B.6. ANOM: PHL por Municipio . . . 82

B.7. ANOM: Dureza por Municipio . . . 83

B.8. ANOM: Proteína por Municipio. . . 85

B.9. ANOM: FN por Municipio. . . 86

B.10.ANOM: Germinación por Municipio . . . 88

B.11.ANOM: PHL por Municipio . . . 89

B.12.ANOM: Dureza por Municipio . . . 91

B.13.ANOM: Proteína por Municipio. . . 92

B.14.ANOM: FN por Municipio. . . 94

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Índice de cuadros

1.1. Producción, importación, exportación y molienda de trigo en México [22] . . 3

2.1. Índice de caída [2] . . . 10

2.2. Hongos que causan enfermedades en el trigo harinero, trigo duro y triticale . 12 3.1. Composición química del grano de trigo [32] . . . 16

3.2. Composición química de la harina de trigo [2] . . . 16

3.3. Distribución de las fracciones proteicas del trigo. . . 17

4.1. Identificación del origen del material genético . . . 20

5.1. Resultados por estados de acuerdo a la NMX-FF-036-1996 . . . 27

5.2. Resultados a través de estados . . . 27

5.3. Resultados de Tlaxcala de acuerdo a la NMX-FF-036-1996. . . 29

5.4. Resultados de Tlaxcala. . . 30

5.5. Resultados del Edo. de México de acuerdo a la NMX-FF-036-1996 . . . 31

5.6. Resultados de Edo. de México. . . 32

5.7. Resultados de Guanajauto de acuerdo a la NMX-FF-036-1996 . . . 33

5.8. Resultados de Guanajauto . . . 33

5.9. Resultados de Jalisco de acuerdo a la NMX-FF-036-1996 . . . 34

5.10. Resultados de Jalisco. . . 34

A.1. Especificaciones físicas para los grados de calidad del trigo . . . 68

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Resumen

Evaluación de la calidad fisicoquímica y fitosanitarias de trigo

(tri-ticum aestivum) de temporal de México.

El trigo que se siembra en México no cubre con la demanda de la agroindustria panadera nacional por lo que la producción de trigo harinero o panificable, es inferior a la demanda de la industria nacional por lo que es necesario producirlo bajo condiciones de temporal en la zona centro del país. Con este trabajo se busca beneficiar a la cadena agroindustrial-trigo panadero, haciendo un estudio que permita identificar la calidad del trigo comercial que es sembrado bajo condiciones de temporal. Para lo cual, se evaluó la calidad fisicoquímica y fito-sanitaria de varios trigos, lo que implica, efectuar pruebas en grano entero y la evaluación de la sanidad del grano. Se pretende tener un punto de comparación de la calidad de las cosechas del trigo de temporal; así como, caracterizar la sanidad del trigo de temporal. La evaluación de realizó en 4 Estados: Tlaxcala, México, Guanajuato y Jalisco; 15 municipios del Estado de Tlaxcala; 14 municipios del Estado de México; 3 del estado de Guanajuato y 3 de Jalisco. Los municipios de estudio fueron los más representativos, es decir, los de mayor producción. La metodología empleada para realizar los análisis tanto física como química estuvieron basados en los métodos aprobados por las America Association of Cereal Chemist (AACC) y por las International Rules for Seed Testing Association (ISTA). Se detectaron granos con textura de duro a semi-duro, el promedio de la variable Peso Hectolítrico fue de 69.69 kg; una textura de grano suave del grupo 3 de acuerdo con la clasificación de los trigos en México para consumo humano. Estadísticamente el valor de proteína para los Estados de México y Jalisco fue de 11 %, cuyo valor es bajo, es decir que indica poca cantidad de proteína en el gluten de la harina. Para la variable índice de caída o Falling Number se obtuvo un valor promedio de 189.4s, este es un valor aceptable en la industria panadera. Los trigos de los Estados con mejores características para la industria panadera fueron el Estado de México y Jalisco. En la inspección visual de grano, de mejores características físicas es del Estado de México.

En lo referente a la incidencia de microorganismos, aun que existe presencia de Alternaría spp. y Epicoccum spp. está no es significativa en términos generales.

Palabras clave: Triticum aestivum, calidad de trigo, trigo de temporal, plagas y enferme-dades del trigo, sanidad de semillas.

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Summary

Evaluation of physico-chemical and phytosanitary characteristics

of non-irrigated wheat (triticum aestivum) in Mexico.

Wheat planted in Mexico does not meet the demand of the domestic baking industry .The production of wheat flour suitable for baking is lower than the national industry demand and is produced under rainfed (non-irrigated) conditions in the central part of the country. This reasearch seeks to benefit the agroindustrial wheat chain through a study to identify those commercial qualities of wheat planted in non-irrigated conditions. To evaluate the physico-chemical and phytosanitary qualities of baking flour, we examined the whole grain and seed grain health. The aim is to have baseline data that will permit comparison of harvested grain in order to facilitate evaluation of crop quality. Four wheat-growing States were sam-pled: Tlaxcala, Mexico, Guanajuato and Jalisco. Within these States, 15 municipalities in Tlaxcala, 14 in the State of Mexico, 3 in Guanajuato and 3 in Jalisco formed part of the sample group. The selected municipalities represent the highest producers of rainfed wheat in the country. The methodology used for analysis was based on the methods approved by the American Association of Cereal Chemists (AACC) and the International Rules for Seed Testing Association (ISTA). Grains were detected with grain textures from hard to semi-hard. The average variable Hectolitre Test Weight found was 69.69 kg/hL a soft-grain texture, cate-gorised as Group 3 according to the classification of wheat in Mexico for human consumption. Statistically, the averaged protein value for all States was 11%, which is low, indicating a small amount of protein in the flour gluten. The average Falling Number obtained was a value of 189.4 s, which is acceptable in the baking industry. The States with wheat crops meeting the highest quality for the baking industry were those of Jalisco and the State of Mexico. From visual inspection of grain, those from the State of Mexico presented the least non-conformities and damages.

The incidence of microorganism Alternaria spp. and Epicoccum spp. measured that was not significant overall. Seed affected by fungus can affect the overall industrial quality of wheat, not only in performance, yield and in agro-industrial processes.

Key words: Triticum aestivum, wheat quality, wheat non-irrigate, wheat diseases and pest, seed healt

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Introducción

Actualmente sólo una pequeña porción del trigo que se cultiva en México cumple satis-factoriamente con los requerimientos de la industria panadera mecanizada y semimecanizada [23], lo cual representa un problema si se considera el derrame económico que genera la elabo-ración de productos alimenticios dentro de la cadena sistema-producto trigo. Asimismo forma parte de la dieta básica de la población mexicana; es un producto fundamental para una de las agroindustrias más importantes del país: la molinera. Este cereal ocupa el cuarto lugar nacional en relación a la superficie cosechada después del maíz, sorgo y fríjol, y el tercero considerando el volumen de producción detrás del maíz y del sorgo [29].

Son al menos dos las variables que se miden para determinar la calidad del trigo de tem-poral: la fisicoquímica y la biológica. La primera corresponde a la humedad, peso hectolítrico, contenido de proteínas, dureza de grano e índice de caída (falling number [FN]). La cali-dad fitosanitaria se determina a partir de inspección visual, detección de hongos, bacterias patógenas y pruebas de germinación.

Empero, agentes físicos (exceso de humedad ambiental, deficiencias de nitrógeno, abasto de agua, heladas tempranas, exceso de calor –que se producen en la época de temporal–) y biológicos (punta negra, daño por hongos o bacterias en el grano), modifican las caracte-rísticas físicas y químicas del trigo, originando alteraciones en las propiedades nutricionales, tecnológicas y organolépticas.

Los cambios en el trigo son de capital importancia debido a que pueden generar un efecto negativo, provocando pérdidas en el precio de venta para los productores de temporal, a causa de la baja calidad fisicoquímica y enzimática del grano [28]. Por ello, saber en qué grado las características biológicas afectan a las fisicoquímicas, ayudará a determinar la calidad del trigo comercial cosechado en la región de temporal y para lo cual está dedicado el presente trabajo.

Los estados de Guanajuato, México y Tlaxcala, se seleccionaron para el análisis de calidad de cosecha de trigo, por ser estos los más representativos en volumen de producción para el ciclo de temporal primavera-verano. Cabe destacar que Jalisco está incluido en este estudio pues solicitó participar en el programa de encuestas y recolección de muestras de Servicio de Información Agroalimentaria y Pesca (SIAP) para el Programa de Apoyos Directos al Campo (PROCAMPO).

El objetivo de esta investigación es evaluar la calidad fisicoquímica y fitosanitaria del trigo (Triticum aestivum) comercial de temporal que se siembra en los estados de Guanajuato, Jalisco, México y Tlaxcala.

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Objetivos

Objetivo general

Evaluar la calidad fisicoquímica y fitosanitaria del trigo harinero de temporal producido en los Estados de México, Tlaxcala, Guanajuato y Jalisco, con el objetivo de para conocer la calidad del trigo mexicano a nivel entidad y municipal.

Objetivos particulares

• Determinar el peso hectolítrico, textura de grano, contenido de proteína y número de caída (Falling Number) del trigo comercial de temporal.

• Caracterizar la calidad fitosanitaria del trigo en las zonas en estudio.

• Mediante análisis estadísticos explorar las relaciones existentes entre las variables que afectan la calidad de la semilla para su uso en la agroindustria.

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Capítulo 1

Revisión literaria

Al género Triticum pertenecen las plantas cultivadas y silvestres que se clasifican dentro del grupo de los trigos. Todas las especies de trigo, ya sea cultivada o silvestre pertenecen al género Triticum (Hordeae) de la familia Festucoideae y de la familia Graminae. Este género está constituido por especies diploides, tretraploides y hexaploides, dependiendo del número de genomas que constituyen su número básico duplicado de siete cromosomas [28].

T. aestivum L. (especie hexaploide, también conocida como trigo harinero) es la especie más cultivada en el mundo, por ser su harina la más apropiada para la elaboración de pan. El trigo harinero comprende varios miles de variedades que son adaptadas a una gran amplitud de ambientes agroecológicos [28].

1.1. Importancia del trigo

Durante siglos, el trigo ha sido el sustento de una gran parte de la población del mundo, ya que provee a la humanidad de nutrientes como: proteínas, fibra dietética, vitaminas y mine-rales [32]. Triticumaestivum L., es la especie más cultivada e importante económicamente; su cultivo se extiende al rededor del mundo, porque se produce en diferente regiones geográficas, y se siembra en cerca de 75 países. En el mercado internacional se registra la producción en 121 países [28].

Además, el trigo provee de 500 kcal per cápita por día a los dos países más poblados del mundo, China e India, y cerca de 1,400 kcal a Irán y Turquía. En los países en vías de desarrollo, el 16 % del total de las calorías consumidas por su población proviene del trigo [7].

1.2. Producción mundial del trigo

Según la FAO, en el periodo de 2006-2008, la producción promedio de trigo a nivel mundial se ubicó en 635.4 millones de toneladas. En éste periodo, los principales países productores fueron: China, quien participó con el 17 % de la producción mundial, India con el 12 %, E.U.A. con el 9 %, Rusia con el 8 %, Francia con el 6 % y Pakistán y Alemania con el 4 % cada uno, en la Figura1.1se presenta la producción en toneladas [10].

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CAPÍTULO 1. REVISIÓN LITERARIA 2

Figura 1.1: Principales países productores de trigo (2008) [34]

1.3. Trigos de temporal y de riego en México

La producción del trigo de temporal contrasta con la producción de trigo cultivado bajo condiciones de riego. Aunque no es tema de este trabajo, es conveniente señalar algunos datos al respecto que son citados por otros autores e institutos de investigación.

En México el trigo es el tercer cultivo en importancia, después del maíz y el fríjol, y se cultiva en más de 20 estados de la República Mexicana, de los cuales Sonora, Guanajuato, Sinaloa y Baja California destacan por la concentración de la superficie de cultivo, 451 mil/ha; y su nivel de producción que asciende a 2.66 millones de toneladas [30].

En el ciclo agrícola otoño-invierno se obtiene prácticamente el 90 % de la producción del año agrícola, mientras que el 10 % restante corresponde al ciclo primavera-verano, es decir, al de temporal. La supremacía del primer ciclo se debe a que el trigo requiere mayor grado de humedad y temperatura templada, condiciones predominantes en el norte de México, en donde además se dispone de mayores áreas de superficie de riego. En contraste, los principales estados productores de trigo de temporal se sitúan en el centro del país, en el ciclo primavera-verano en el que la disponibilidad de áreas de riego disminuyen sensiblemente por su utilización en otros tipos de cultivo más propicios para la época del año [20].

Del año 2005 al 2008 la producción nacional de trigo tuvo un ligero repunte que se reflejó en el aumento en las exportaciones y un descenso en las importaciones. Sin embargo, el trigo utilizado para la industria molinera –una de las más importantes dentro de las agroindustrias nacionales– es en su mayoría de importación (Cuadro1.1). En el periodo 2005-2006 se obtu-vieron en México más de 434 mil toneladas de trigo; en el 2006-2007, 909 mil toneladas; y en el 2007-2008 casi 1 millón 547 toneladas [22].

La producción de 2006 se ubicó en 3.2 millones de toneladas; donde el 91 % le correspondió al ciclo otoño-invierno, destacando como principales productores los Estados de: Sonora con el 54 %, Baja California con el 17 % y Guanajuato con el 13 % de la producción total obtenida. El ciclo primavera-verano participó con el 9 % del total de la producción nacional destacando los estados de Tlaxcala con 46 %, Guanajuato con 14 %, Estado México y Zacatecas con el

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CAPÍTULO 1. REVISIÓN LITERARIA 3 2005 2006 2008 (miles de toneladas) Producción nacional 3,015 3,378 3,509 Exportación 395 537 569 Importaciones 3,717 3,447 3,253 Molienda total 5,432 5,398 5,183

Origen de granos p/ molienda

Nacional 32 % 36 % 37 %

Importado 68 % 64 % 63 %

Cuadro 1.1: Producción, importación, exportación y molienda de trigo en México [22]

13 % [30].

La mayor producción del trigo que se cultiva en verano se concentra en cinco de los 20 estados que lo cultivan en este ciclo: Tlaxcala, Guanajuato, Estado de México, Zacatecas y Oaxaca. Estos estados representan más del 90 % del volumen de cosecha en el ciclo primavera-verano con 288,000 t [23]. En la Figura1.2se evidencia que Tlaxcala es uno de los principales productores con 132,637 t.

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Capítulo 2

Características del trigo de

temporal

Existen pocos trabajos que traten específicamente sobre el trigo de temporal en México. La obra El trigo de temporal en México de Villaseñor Mir y Espitia Rangel (2000) [28], es la que presenta mayor información sobre el tema. En ella menciona que el trigo de temporal de mayor importancia en el país es el que se cultiva durante el ciclo primavera-verano, época en la que el cultivo depende totalmente de la cantidad y distribución de las lluvias para cumplir con su ciclo biológico y lograr una buena productividad.

La producción de trigo de temporal se realiza en pequeñas áreas aisladas y contrastadas hasta en 15 estados del país, desde el Sureste –como la Mixteca Oaxaqueña– hasta el Norte-centro, como Zacatecas y Durango, debido a que México es un país con gran variabilidad climatológica por la orografía, a la distribución de tierras, la circulación de aire y, en general, a que el relieve es poco benéfico para lograr una agricultura intensiva y mecanizada.

Asimismo, las características climatológicas para el trigo de temporal varían dentro de una misma entidad por factores como la altitud, la temperatura media, la precipitación y el tipo de clima de las áreas productoras. En aquellas regiones destinadas al trigo de temporal existen áreas con precipitación baja y errática; otras con precipitaciones intermedias, y algunas más con temporales favorables, lo cual muestra que el trigo puede cultivarse en distintas partes, ya que a pesar de las variaciones climatológicas prospera [28].

Las diferentes regiones productoras se ubican en altitudes por arriba de los 1700 msnm, con tendencia hacia los 2100 a 2400 msnm. En algunas áreas se llega a cultivar este cereal en alturas por arriba de los 2600 hasta cerca de los 3000 msnm, como en el Valle de Toluca y la región de Juchitepec, Estado de México, pero son excepciones. Fuera del rango indicado, la temperatura es la principal limitante para lograr un buen nivel de productividad y rentabilidad, en alturas por debajo de los 1700 msnm el exceso de calor coartan el rendimiento, mientras que en áreas por encima de los 2400 msnm las heladas tempranas afectan seriamente el llenado de grano [28].

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CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL TRIGO DE TEMPORAL 5

2.1. Necesidades hídricas

Respecto a las necesidades hídricas del trigo de temporal, Villaseñor señala que la preci-pitación media anual oscila de los 40 mm a 1000 mm, a una temperatura media que varía de 12.7 a 20.8o_{C. Estos factores climatológicos –conjuntamente interaccionando con otros más–}

arrojan diferentes tipos de clima para la áreas productoras como lo son: árido, templado subhúmedo, templado húmedo, semicálido húmedo y semicálido subhúmedo.

En las localidades que comprende el presente trabajo, el régimen de lluvias se presenta durante el verano. En los climas de tipo templado, en sus dos modalidades, templado subhú-medo y templado húsubhú-medo, se manifiesta con tendencia fuerte hacia una distribución bimodal, presentando dos picos con un periodo corto de sequías, que es reconocido como “sequía intra-estival” o “canícula” y que ocurre generalmente a la mitad de la temporada de lluvias (durante los meses de julio y agosto).

En los climas áridos, la canícula no es de importancia debido a que el déficit hídrico sucede en varias etapas durante el período de lluvias, y se presenta en una distribución de manera modal. También en los climas semicálidos, en sus dos manifestaciones (árido semicálido), el comportamiento de las lluvias tiene una tendencia modal, ya que por lo general son ambientes lluviosos con buena distribución de la precipitación [28].

Para lograr una buena productividad durante el verano es importante la cantidad de lluvia de la estación de crecimiento, que en general abarca de junio a octubre. Aproximadamente, el 60 % del área destinada al cultivo de temporal en México registra deficiencias hídricas en la planta en una o más etapas de desarrollo [28].

La temperatura también es un factor importante para lograr buen rendimiento, y en ge-neral, es limitante en todas las áreas productoras, incluso en las de clima semicálido. Los efectos de las temperaturas extremas al rango óptimo fisiológico de la planta para su creci-miento en las diferentes etapas de desarrollo pueden causar pérdidas de diferente magnitud; ya que las temperaturas bajas a finales de la temporada de lluvias reducen significativamente la productividad [28].

2.2. Condiciones diversas para su producción

Los factores bióticos, abióticos y socioeconómicos que reducen la rentabilidad de este cereal son: las bajas temperaturas (heladas tempranas), precipitación irregular (sequías), deficiencias nutricionales (N-P), erosión del suelo, presencia de roya (Puccinia spp) y Fusarium spp, falta de semillas de variedades recomendadas, precio de garantía adecuado, falta de asesoría técnica, problemas de comercialización, entre otros [28].

Villaseñor y Espitia [28], definen tres condiciones de producción de trigo de temporal, es-tas engloban las características de las condiciones de producción y su problemática, las cuales se indican a continuación:

Condiciones críticas: precipitaciones menores a 400 mm durante la estación de crecimiento, aunado a suelos con baja retención de humedad, precipitaciones mal distribuidas, incidencia de temperaturas bajas al final del periodo de lluvias. También se incluyen, algunas zonas lluviosas y altas (3000 msnm) donde las bajas temperaturas son un factor limitante. Una de las principales problemáticas es la sequía que puede presentarse, pues incide en las diferentes

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CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL TRIGO DE TEMPORAL 6 etapas de crecimiento, además de la presencia de heladas tempranas. Estas condiciones son las que en mayor proporción predominan en las áreas de temporal para trigo en México. Condiciones intermedias: se ubican ambientes donde la precipitación oscila de 400 a 600 mm durante la estación de crecimiento, los suelos son en su mayoría delgados y con retención de humedad; la precipitación es generalmente mal distribuida, se presentan temperaturas ba-jas al final de la estación de crecimiento y la humedad ambiental tiende a ser alta en los meses de septiembre y octubre. La problemática que incide en el cultivo son las heladas tempra-nas, sequías alrededor de antesis y enfermedades conocidas como roya de la hoja (Puccinia triticina), roya lineal amarilla (Puccinia striiformis), tizón de la hoja (Cercospora kikuchii), mancha bronceada y ocasionalmente tizón de la gluma (Septoria nodorum), tizón foliar (Sep-toria spp.) y macha de la hoja (Fusarium spp. y Alternaria spp.). Este tipo de condiciones se encuentran en menor proporción en relación con las anteriores, pero de éstas se obtiene la ma-yor producción de trigo de temporal, y su potencial de rendimiento puede llegar a las 4.0 t/ha. Condiciones favorables: en estas áreas la precipitación es mayor a los 600 mm durante la estación de crecimiento y generalmente bien distribuida, los suelos en su mayoría profundos y con buena retención de humedad ambiental, se presentan temperaturas bajas frecuentemente durante el mes de octubre y la humedad relativa es alta en gran parte del ciclo de cultivo. La problemática que se presenta en el cultivo son las heladas tempranas y la incidencia de enfermedades como la roya (Puccinia triticina), los tizones de la hoja (Cercospora kikuchii y Septoria nodorum) y roña de la espiga (Fusarium spp.). Estas condiciones son las menos frecuentes en las áreas de temporal del país y se caracterizan por que los niveles de produc-tividad pueden superar las 7.0 t/ha.

Las perspectivas del cultivo de trigo bajo condiciones de temporal son amplias para lograr incrementos importantes en la producción nacional, ya que puede ser cultivado en poco más de un millón de hectáreas en 15 estados del país, y donde las condiciones de precipitación y/o temperatura no son favorables para los cultivos que actualmente se siembran como maíz y frijol. Asimismo, el trigo es una alternativa para el agricultor cuando su maíz se siniestra en etapas tempranas de crecimiento; la inversión bajo temporal es menor con respecto a la de riego, y el manejo de las tierras resulta ser más barato situación que permite alcanzar niveles adecuados de rentabilidad.

La brecha tecnológica en trigo de temporal es de tal magnitud que se pueden alcanzar ni-veles de productividad promedio en la superficie cultivada de 3.0 t/ha y la superficie potencial a nivel nacional de 2.5 t/ha. La reducción de costos por concepto de flete y almacenamien-to permite que el trigo sembrado durante el verano en la región centro de México sea más accesible que el importado [28].

2.3. Enfermedades y plagas recurrentes

El 90 % del trigo de temporal que se produce en México se siembra durante la primavera o al inicio del verano, precisamente durante la época de lluvias. Uno de los factores que más contribuyen al proceso infectivo de muchas enfermedades del trigo es la presencia de humedad libre de rocío. En general, las enfermedades causadas por hongos son las más comunes, y entre

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CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL TRIGO DE TEMPORAL 7 éstas, posiblemente sean las royas las más distribuidas en todos los estados productores con régimen de lluvias que los clasifican como de temporal medio a temporal favorable. En estos ambientes con humedad favorable el problema de enfermedades tiene que ser considerado, si se desea alcanzar y mantener una producción estable de trigo [28].

Las enfermedades del trigo conocidas como manchas foliares, tizones y roña de la espiga se manifiestan con los cambios de clima, frío a húmedo en condiciones de temporal en las partes altas y lluviosos de los valles altos de México (estados de México, Puebla, Tlaxcala e Hidalgo) y los Estados de Michoacán y Jalisco. El complejo de estas enfermedades ocasiona pérdidas en el rendimiento de grano y merman la calidad industrial cuando se siembran variedades susceptibles [28].

Las condiciones de producción de las regiones de temporal en México aptas para el cultivo de trigo son variadas y contrastadas a través del espacio y del tiempo. Esa realidad genera una problemática abiótica y biótica compleja para la siembra de este cereal, por lo que se han definido atributos agronómicos, fitopatológicos y de calidad industrial; de las variedades más idóneas para sembrarse en cada uno de esos ambientes. A continuación se indican las características:

2.3.1. Variedades para ambientes críticos

Cultivo precoz, con 85 a 90 días de madurez fisiológica; tolerante o resistente a la sequía, que soporte déficits hídricos por debajo del punto de marchitez permanente en diferentes etapas del cultivo; porte alto, alrededor de 120 cm bajo condiciones óptimas; tolerante a roya de la hoja, que presente incidencia máxima de 20 % con reacción de resistencia moderada; con aceptable rendimiento, que produzcan alrededor de 2.0 t/ha; consistencia en su respuesta, que el rendimiento observado sea lo más próximo al esperado; y la buena calidad industrial, con peso hectolítrico de 70 kg, rendimiento harinero de 68 % con gluten fuerte y medio fuerte [28].

2.3.2. Variedades para ambientes intermedios

Ciclo de cultivo precoz a intermedio, con 95 a 110 días a madurez; tolerante a la sequía, que soporte déficits hídricos durante la etapa de floración; con porte de planta medio alto, alrededor de 100 cm bajo condiciones óptimas; tolerante al acame; resistente a roya de la hoja, que presente reacción de resistencia con un máximo de infección de 10 %; tolerante a roya amarilla, que manifieste incidencia máximas de 20 % con reacción moderadamente resistente; que tolere las enfermedades conocidas como tizón de la hoja y tizón foliar, con porcentaje de severidad no mayor a 30 %; con buen rendimiento, que produzca alrededor de 4.0 t/ha; consistencia en su respuesta, que el rendimiento observado sea lo más semejante al esperado; y buena calidad industrial, con peso hectolítrico mayor a 70 kg, rendimiento harinero de 68 % y gluten fuerte.

El patrón varietal que se sugiere para sembrar en las diferentes áreas de temporal es dinámico, es decir, constantemente se eliminan y adicionan variedades. Los cultivares que en la actualidad se recomiendan para su siembra son los siguientes: Gálvez M87, Temporalera M87, Batán F96, Romoga F96, Náhuatl F2000, Tlaxcala F2000, Juchi F2000 y Rebeca F2000 [28].

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2.4. Calidad industrial para la comercialización

La Norma Mexicana NMX-FF-036-1996 de Productos Alimenticios No Industrializados. Cereales. Trigo. (Triticum Aestivum L y Triticum durum Desf.) (Véase Apéndice A); tiene por objetivo establecer las especificaciones que debe reunir el trigo para su comercialización. Esta norma clasifica al trigo en cinco grupos de calidad, de acuerdo a: los aspectos físicos (textura del endospermo) y las características de calidad del gluten (proteínas).

A continuación se describen las características de calidad de los diferentes grupos:

Grupo 1, variedades de gluten fuerte. El grano cosechado de éstas, se caracteriza por ser du-ro, de alto peso hectolítrico y excelentes características de molienda. El contenido de proteína en el grano varía dependiendo de la variedad, las condiciones ambientales, del manejo agro-nómico y de la localidad. La harina produce masa con propiedades de gluten fuerte elástico, apto para la industria de panificación mecanizada en la elaboración de pan de molde (pan de caja) y como mejorador de trigos de gluten débil [28].

Grupo 2, variedades de gluten medio fuerte. Las características del grano son similares al del grupo I, excepto que el grano es generalmente de textura semi-dura. El tipo de gluten es medio fuerte y tiene características de mezclado intermedias, aptas para la producción de harinas que se utilizan en la elaboración de pan hecho a mano o diversos productos leudados, y en mezclas para la producción de harinas con diferente potencial de panificación. El 60 % de la demanda nacional de harinas se procesa de este grupo [28].

Grupo 3, variedades de gluten débil y endospermo suave. Estas producen grano suave con bajo contenido de proteína, excelentes características de molienda, el gluten es débil extensi-ble con tiempo de amasado corto, apto para la industria galletera y de repostería [28]. Grupo 4, variedades de gluten tenaz. El grano de estas variedades se caracteriza por ser de textura dura, con bajo contenido de proteína y de excelentes características de molienda. Su gluten es corto y tenaz, y se asocia con baja calidad panadera. Su harina se utiliza para la elaboración de productos de bajo volumen [28].

Grupo 5, variedades de gluten corto. El grano de estas variedades comúnmente se la llama trigos duros o cristalinos o macarroneros, ya que son extremadamente duros. Se utilizan en la producción de sémolina y se caracterizan por tener alto contenido de pigmentos carotenoides [28].

2.5. Criterios de calidad

El proceso de comercialización requiere de criterios de calidad medibles, mediante métodos aprobados por la Asociación Americana de Químicos Cerealeros (AACC, 1995), para clasificar a las variedades de acuerdo a su: calidad física, calidad molinera, calidad de harinas [28].

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2.5.1. Calidad física

Los principales parámetros que se determinan para clasificar la calidad física del grano son: peso hectolítrico, peso de mil granos, tamaño, forma del grano y dureza.

2.5.2. Peso hectolitrico

De los criterios físicos, el peso hectolítrico es una de las especificaciones más importantes del comercio de trigo y es considerado por el molinero como una característica importante por su relación significativa con el rendimiento harinero. El peso hectolítirco está relacionado con la densidad real del grano, así como con la textura del endospermo y el contenido de proteína [28].

Se encuentra determinado principalmente por factores como la morfología del grano, la variedad, las siembras tardías, la fertilización deficiente en nitrógeno, la deficiencia en el abasto de agua y temperaturas muy altas o bajas (por heladas tempranas en temporal) en la etapa de llenado de grano [23].

Los granos húmedos, o chupados, tienen pesos hectolítricos más bajos (menores a 70 kg/hl en trigo de temporal), muestran bajos rendimientos de harineros que los granos sanos [23]. Mientras que los grano vítreos o con mayor contenido de proteína poseen una mayor densidad aparente. Los trigos mexicanos se caracterizan por tener alto peso hectolítrico, pero depende del lugar donde se cosechan; siendo este parámetro altamente influenciable por el ambiente y el nivel tecnológico de producción que se emplea durante el cultivo [28].

2.5.3. Dureza del grano

La dureza del grano tiene influencia en la capacidad de absorción de agua de las harinas, ya que los trigos de endospermo duro se asocia con un alto nivel de absorción de agua, en contraste en las harinas obtenidas de trigos con endospermo suave absorbe bajas cantidades de agua [6]. En la industria de la panificación se requiere harina de trigo harinero de semi-duro a duro porque favorece el desarrollo y maduración del gluten durante la fermentación, entre otras características. La harina de trigo suave o blando tiene mayor demanda en la industria galletera por su bajo porcentaje de almidón dañado durante la molienda y la escasa absorción de agua, una manera de obtener mejores productos de galletería y repostería [23].

2.5.4. Calidad química

Las harinas que se producen a partir del grano de trigo se analizan por criterios de calidad como: contenido de proteína y actividad enzimática (índice de caída FN); existen más pruebas pero no son relevantes para ésta investigación.

2.5.5. Contenido de Proteína

El contenido de proteína es un criterio importante en la clasificación y comercialización de las variedades de los trigos para panificación, ya que es la variable que más afecta la calidad de los productos derivados a partir de sus harinas. Esto se debe a que del 85 % al 90 % de la proteína se encuentra en el endospermo y, en consecuencia, cuando la harina se pone en

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CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL TRIGO DE TEMPORAL 10 contacto con el agua y se amasa, forman un complejo con propiedades visco-elásticas llamado gluten, el cual está conformado principalmente por gluteninas y gliadinas [28].

El contenido de proteína en grano indica indirectamente los niveles de proteína de gluten que se pueden esperar en la semolina y en la harina. Esto es importante ya que el gluten es un factor que define la calidad de cocción de las pastas (espagueti y sopas) y de panificación. Es por ello que al comercializar el trigo, el contenido de proteína puede ser un factor determinante en la definición del precio de venta. Es común observar a dos variedades con el mismo contenido de proteína, pero con diferencias en su calidad y específicamente en la proteína del gluten.

El contenido de proteína, además. indica si la fertilización o la fertilidad del suelo donde se produce el trigo son adecuadas o tiene que corregirse. Por otro lado, la siembra comercial de una variedad puede producir granos con diferente contenido de proteína dependiendo de los factores ambientales y el manejo agronómico del cultivo. Un bajo contenido de proteína indicará que no se está abasteciendo al cultivo en la fase de llenado de grano con suficiente nitrógeno para formar proteína. Por ello, una posible clasificación de la producción triguera por contenido de proteína de las variedades panaderas, contribuirá a mejorar la rentabilidad del agricultor y permitirá satisfacer la demanda de la industria de trigos de alta calidad [28].

2.5.6. Actividad de alfa amilasa

La cantidad de alfa amilasa en los cereales depende del estado de la cariopside: si está inmadura o germinada [19]. Si la etapa final del llenado de grano (madurez) coincide con un exceso de humedad ambiental (debido a la precipitación pluvial o al acame) es posible que el grano germine en la espiga y produzca un incremento significativo en la actividad enzimática; acompañada por numerosos cambios bioquímicos, como aumento en la actividad proteolítica que puede afectar negativamente la calidad de la masa de panificación y la calidad de la miga. Los niveles enzimáticos y/o daño por germinación en espiga se estiman de manera indirecta utilizando el método del Índice de caída (Falling Number –FN-). Las cosechas de trigo con valores de FN mayores a 250 segundos son generalmente aceptables, ya que estos niveles de actividad enzimática no provocan cambios significativos en el comportamiento de las propiedades visco-elásticas en la masa ni durante el proceso de panificación. En el Cuadro 2.1se presentan los niveles de la actividad enzimática en la harina de trigo.

No. De Caída (segundos) Actividad enzimática

< 250 Excesiva De 239 a 340 Elevada De 340 a 390 Normal De 390 a 450 Limitada De 450 a 500 Baja > 500 Muy baja

Cuadro 2.1: Índice de caída [2]

Un exceso en la actividad enzimática también puede afectar el sabor y el color de los productos procesados, ocasionando un oscurecimiento excesivo, una corteza dura y un sabor anormal. Las amilasas tienen influencia positiva en el volumen del pan y en su conservación (vida de anaquel) cuando las cantidades enzimáticas son correctas. La harina con baja

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acti-CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL TRIGO DE TEMPORAL 11 vidad de alfa-amilasa reduce la producción de azúcares fermentables, por tal razón la masa generalmente requiere complementos de alfa-amilasa [19].

2.6. Calidad Biológica

La interacción entre microorganismos, plantas, y animales es natural y constante. Ya que los suplementos alimenticios del hombre están compuestos de plantas y productos derivados de ellas, éstos pueden contener microorganismos que interaccionan con los granos y semillas afectando la calidad intrínseca e industrial del trigo, no sólo en rendimientos sino también en los procesos agroindustriales [11]. Por ello las enfermedades de la semilla están relacionadas con la producción de alimentos de varias maneras.

Cuando las semillas se utilizan en la siembra, los patógenos transmitidos por éstas pueden causar enfermedades o la muerte de las plantas, lo cual provoca pérdidas en los cultivos. Si ésta misma semilla se utiliza como fuente de alimento, los patógenos presentes pueden producir cambios químicos, lo que ocasionan deterioro importante en el contenido de la semilla, o la liberación de micotoxinas, con efectos perjudiciales en los seres humanos y el ganado, lo cual puede provocar desperdicio de alimentos o hambruna [12].

2.6.1. Microbiología de cereales

Desde el momento de su formación en la espiga, hasta su llegada al molino o cualquier otro destino, los granos de cereales son contaminados naturalmente por numerosos micro-organismos [13], con: bacterias, levaduras y hongos filamentosos. Durante el crecimiento del cultivo, la cosecha, el secado post-cosecha y el almacenamiento se originan contaminaciones secundarias, por tal razón la microflora del grano almacenado difiere sensiblemente de la del grano en campo [5]. En este trabajo sólo se tratarán hongos de campo y almacén.

Durante la conservación, la microflora del grano se modifica. Dos son sus posibles esquemas evolutivos: en el primero la progresiva desaparición de los microorganismos en el grano seco, y en el segundo la intensa proliferación microbiana que conduce a la alteración de las propiedades nutricionales, tecnológica y organolépticas.

En la mayoría de los casos, la microflora de los cereales ha de considerarse como un riesgo potencial. En su desarrollo hongos y bacterias consumen por su actividad enzimática, sustancias alimenticias a expensas del grano (Figura2.1) y producen agua; por su actividad metabólica, aumenta la temperatura de la masa del grano, originando la aparición de olores y sabores desagradables, y en el caso de algunos hongos que colonizan el grano, la producción de micotoxinas, que pueden producir, tienen efectos fisiopatológicos sobre el hombre y animales. La microflora más importante, en cuanto a conservación de granos, son los hongos. Desde el punto de vista ecofisiológico se establecen diferentes categorías.

Hongos de campo: especies que contaminan significativamente los granos en el campo, antes de la cosecha, principalmente los géneros: Alternaria spp., Cladosporium spp., Epicocum spp., entre otras (Cuadro2.2).

Por ejemplo, durante la etapa de madurez del grano puede resultar en infestación con especies de Fusarium spp., las cuales causan enfermedades que reducen el rendimiento y la calidad del grano. Enfermedades como la punta negra demerita la calidad, y es ocasionada por más de 100 especies de hongos, incluyendo Alternaria, Fusarium y Helminthosporium

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Figura 2.1: Principales agentes responsables de la pérdida de calidad en el grano de trigo [36]

spp., donde la semilla es infectada por la humedad relativa, y la precipitación durante la maduración de la semilla favoreciendo la disminución en la germinación, cuando el embrión es invadido [38].

Hongos Enfermedad

Alternaria triticinia Manchas foliares

Fusarium spp Manchas foliares; roña (tizón de la espiga) Alternaria, Helminthosporium y Fusarium

spp.

Punta negra Alternaria spp., Cladosporum spp.,

Stemphylium spp., Epicoccum spp.

Mohos negros (mohos de hollín, pero no son de importancia pues atacan a la espiga Cuadro 2.2: Hongos que causan enfermedades en el trigo harinero, trigo duro y triticale

Cabe mencionar que la pérdida de la capacidad germinativa de los granos y el aumento de la acidez grasa durante el almacenamiento, están directamente relacionadas con el desarrollo de hongos en los granos, aunque este crecimiento pueda pasar inadvertido.

Hongos de almacén: presente en pequeñas cantidades durante la cosecha, pueden colonizar mayoritariamente el grano durante el almacenamiento inadecuado. Los hongos de almacén son a menudo el origen de contaminaciones secundarias durante la manipulación y transformación de los granos, son los únicos capaces de desarrollarse sobre los granos con un alto conteni-do de agua de un 15 % - 16 % y pueden sintetizar las moléculas extremadamente tóxicas, micotoxinas.

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CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL TRIGO DE TEMPORAL 13 la actividad de los microorganismos. Las capas externas del grano de trigo son un sistema menos favorable que las capas profundas para el desarrollo de hongos. También los granos dañados mecánicamente están mucho más sujetos a alteraciones microbianas. La zona del germen, bioquímicamente más rica que las capas de salvado, es el mejor punto de partida para el crecimiento de hongos.

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Capítulo 3

Características fisiológicas del trigo

3.1. Estructura del grano de trigo

El trigo es miembro de la familia de los pastos (Gramineae) y se caracterizan por producir frutos secos con una sola semilla ó cariópsides [6]. El fruto cariopside se subdivide en tres partes fundamentales: el salvado o parte externa, el endospermo, y el germen o embrión, -Figura3.1- [3]. La proporción de cada uno de los componentes del grano es del 14 %, 82 % y 2.5 % - 3.5 %, respectivamente [32].

Los granos de trigo miden en promedio 8 mm y pesan 35 mg [15]. Cada uno de los componentes del trigo comprende dos o más tejidos con diferencias anatómicas [18].

Figura 3.1: Histología de la composición de un grano de trigo [14]

La capa de aleurona, epidermis nucelar, la cubierta de la semilla ó testa y el pericarpio constituyen el salvado. Las capas del salvado tienen una alta proporción en proteína, celulosa, vitaminas, hemicelulosa y minerales; tienen una función de protección, así como de cuidar a

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CAPÍTULO 3. CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DEL TRIGO 15 la semilla cuando ésta germina [6].

De acuerdo a Serna [32], el pericarpio rodea toda la semilla y está constituido por varias capas; el pericarpio exterior se constituye de varias capas de células (epicarpio, mesocarpio, endocarpio); el pericarpio interior (endocarpio) está formado por células intermedias, célu-las cruzadas y célucélu-las tubulares. El pericarpio comprende el 5 % del grano; y está formado aproximadamente por un 6 % de proteína, 2 % de cenizas, 20 % de celulosa y 0.5 % de grasas. La testa se une finamente a las células tubulares por el exterior y a la epidermis nucelar por el interior, básicamente se constituye de tres capas: una cuticula exterior gruesa, una capa pigmentada (en los trigos coloreados) y una cutícula interior fina. El espesor de la cubierta de la semilla varía entre 5 a 8 µm. La epidermis nucelar ó capa hialina tiene 7 µm de espesor y se une estrechamente a la cubierta de la semilla y a la capa de aleurona.

La capa de aleurona tiene el espesor de una célula, rodea al grano por completo incluyendo al endospermo feculento y al germen, esta capa es la parte exterior del endospermo. Las células de aleurona carecen de almidón y cuentan con una pared gruesa; su composición es de celulosa, además es rica en cenizas, proteína, fósforo, grasa y entre otras vitaminas como la niacina, tiamina y riboflavina.

El endospermo representa el 83 % del peso del grano. Está constituido por tres tipos de en-dospermo. El endospermo periférico, se caracteriza por su alto contenido proteíco y unidades pequeñas de almidón; el endospermo vítreo, contiene cuatro estructuras: las paredes celulares (donde se encuentra la fibra insoluble [celulosa y betaglucanos] y soluble [pentosanas]), grá-nulos de almidón, matriz y cuerpos proteícos; el endospermo almidonoso, se encuentra en la parte más céntrica del grano y sus unidades de almidón son de mayor tamaño, la asociación entre gránulos de almidón y matriz proteica es más débil, las unidades de almidón tienen menos incrustaciones de cuerpos proteicos, las paredes celulares son más delgadas y tienen menor contenido de proteína. La proporción entre ambos endospermos determina la dureza y la densidad de grano [32].

El embrión (germen), constituye el 3 % del grano, se encuentra adherido al endospermo por medio del escutelo. Consiste de dos partes principales: el eje embrionario (raíz y tallo rudimentario) y escutelo (el cual sirve como órgano para la absorción de nutrientes). El germen tiene un alto contenido de proteína (25 %), azúcar (18 %), aceite (16 %) en el embrión y 32 % del escutelum es aceite y cenizas 5 %. También contiene vitamina E, B y gran cantidad de enzimas [6].

3.2. Composición química del trigo

La constitución bioquímica del grano depende de la variedad, sin embargo ésta también se ve influenciada por factores climáticos que condicionan la maduración del grano. Esta constitución determina su calidad para la molienda y panificación, de ahí su importancia.

Los granos de trigo se componen principalmente de carbohidratos (65 % - 75 % de almidón y fibra), proteínas (7 % - 12 %), lípidos (2 % - 6 %), agua (12 % - 14 %) y micronutrientes. Los granos del trigo son buena fuente de minerales (especialmente magnesio) y vitamina B, contienen un gran número de moléculas como: vitamina E, componentes antioxidantes (ácido fenólico y carotenoides), y compuestos como las ligninas.

A continuación, en el Cuadro 3.1 se muestra la composición química del grano y harina de trigo:

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CAPÍTULO 3. CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DEL TRIGO 16 Trigo Proteína Extracto etéreo Fibra cruda Cenizas ELN

Porcentaje

Panadero 11.5 - 17.0 1.8 - 2.8 2.8 - 3.0 1.8 - 2.0 75.2 - 82.1 Suave 8.0 - 12.0 2.6 - 2.9 2.5 - 2.8 1.8 - 1.9 80.4 - 85.1 Cristalino 12.0 - 15.6 1.8 - 3.8 2.4 - 3.1 1.8 - 2.1 75.4 - 82.0

Cuadro 3.1: Composición química del grano de trigo [32]

El almidón es el mayor componente de la harina de trigo, del 75 % - 90 % del peso seco básico. Tiene propiedades fundamentales [9], al ser el único componente capaz de formar una masa cohesiva y tenaz, retener gases y dar productos aireados y livianos después de su cocción. Esta propiedad se debe a su composición química (Cuadro3.2), y en especial a las proteínas y su capacidad para formar gluten [3].

Harina (100 % extracción) Harina (75 % extracción)

Proteínas 12 a 13.5 % 11 a 8 % Grasas 2.2 % 1 a 2 % Almidón 67 % 71 % Cenizas 1.5 % 0.55 a 0.65 % Vitaminas 0.12 % 0.03 % Humedad 13 a 15 % 131 a 15 % Fibra 11 % 3 % Azúcares 2 a 3 % 1.5 a 2.5 %

Cuadro 3.2: Composición química de la harina de trigo [2]

3.3. Carbohidratos

Cerca del 80 % del trigo está compuesto por carbohidratos (Extracto Libre de Nitrógeno ENL más fibra cruda). El almidón se almacena en gránulos dentro de las células del endos-permo.

3.4. Contenido proteico

Las proteínas que se encuentran en el endospermo son de cuatro tipos: albúminas, globuli-nas, prolaminas y glutelinas; de las cuatro fracciones proteicas las albuminas y las globulinas tiene el mejor balance de aminoácidos esenciales, ya que son especialmente ricas en lisina. Aunque las de importancia tecnológica son las gluteninas y gliadinas, el resto del contenido proteico está presente en el salvado y en el germen [27]. Las prolaminas están encerradas en los cuerpos proteicos localizados en el endospermo. Desde el punto de vista nutricional estás proteínas son pobres, ya que carecen de aminoácidos esenciales. Básicamente se encuentran situadas dentro de la matriz proteica y asociadas con las prolaminas. La calidad nutricional de las glutelinas es mejor que las prolaminas. En el siguiente cuadro se describe le contenido porcentual de aminoácidos [32].

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CAPÍTULO 3. CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DEL TRIGO 17

Trigo Albuminas + Globulinas ( %) Prolaminas Glutelinas Simples Ligadas

Panadero suave 16 45 45 35

Panadero fuerte 15 49 49 32

Cuadro 3.3: Distribución de las fracciones proteicas del trigo

3.5. Composición y propiedades funcionales del almidón

3.5.1. Gránulos de almidón

El gránulo de almidón está constituido de dos componentes principales: Amilosa, que es polímero lineal de glucosa alfa-(1-4), y amilopectina, que es una estructura ramificada de cadenas de glucosa alfa (1-4), unidas mediante enlaces alfa (1-6) a puntos ramificados [9].

3.5.2. Amilosa y Amilopectina

La amilosa es un polímero lineal de alfa-D-glucosa, cuyo peso molecular es de 250,000 (150 unidades de glucosa anhidra). La proporción de amilosa en el almidón del trigo es del 29 %. Contiene una porción más alta de gránulos A (compuesto glucosídicos con enlaces alfa-1-4), que de gránulos tipo B (compuesto glucosídicos con enlaces alfa-1-4 y alfa-1-6), por tal razón la amilosa es ligeramente ramificada, sus ramificaciones son largas y escasas, presenta cadenas laterales de centenares de restos de glucosa y los puntos de unión son enlaces alfa-1-6. Esta ramificación no influye en el comportamiento de la amilosa cuando se encuentra en solución, se comporta más bien como un polímero lineal. El grado de polimerización (LD) promedio de la amilosa es de 1,290 en el almidón del trigo. Existen dos características de la amilosa cuando se encuentra en solución, la cuales son de interés en la panificación. La primera es la tendencia para formar enlaces de hidrogeno, lo cual induce a la cristalización de los geles de almidón (retrogradación). La solución de amilosa no es muy estable, es decir que la naturaleza y la longitud de la molécula son los responsables de la tendencia a asociarse consigo misma y causar la precipitación de la solución. La segunda característica de interés es la habilidad para formar complejos helicoidales [9].

La amilopectina está formada por alfa-D-glucosa, concatenada por enlaces alfa (1-4). La amilopectina está mucho más ramificada que la amilosa con 4.5 % de enlaces alfa (1-6). La cadena de amilopectina tiene un longitud de 20 a 25 unidades de glucosa. El peso molecular de la amilopectina es de 108_{. Es una enorme molécula con 595,238 restos de glucosa o 29,262}

cadenas de glucosa con un grado medio de polimerización de 20. Se cree que la amilopectina está ramificada al azar. La molécula tiene 3 tipos de cadenas: A, B y C, estás cadenas se encuentran compuestas de glucosa con enlaces alfa 1-4, alfa 1-6 y un grupo reductor [15]. La amilopectina no tiene alta tendencia a la cristalización o retrogradación como la amilosa, sin embargo la amilopectina también puede cristalizar [9].

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CAPÍTULO 3. CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DEL TRIGO 18

3.6. Lípidos

Estos se encuentran presentes en bajo porcentaje, representan del 1.5 % - 2.0 % de la composición del grano, y se localizan principalmente en el germen. Los componentes lipídicos más importante son los glicéridos, los fosfolípidos y los esteroles. En la composición en ácidos grasos de los glicéridos y de fosfolípidos, sobresalen los ácidos grasos insaturados, como: el ácido oleico y linoleico.

3.7. Minerales

La mayor parte de las sustancias inorgánicas presentes en el trigo se encuentran en el salvado (61 %) y en la capa de aleurona. Dentro de los minerales sobresalen el fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, cobre, manganeso [15].

3.8. Vitaminas

El trigo contiene importantes vitaminas, como la tiamina, riboflavina, niacina, ácido pan-toténico y tocoferol [15]. La distribución de los minerales en la cariópside no es homogénea ya que se localiza casi toda en la capa externa, por ello se encuentra en gran parte en el producto de desecho de la molienda [27].

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Capítulo 4

Materiales y métodos

4.1. Localización

La presente investigación se llevó a cabo en los Laboratorios de Calidad de Trigo y Sanidad de Semillas del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), ubicado en el km. 45 de la Carretera México-Veracruz, en la Colonia El Batán, Texcoco, Estado de México.

4.2. Material Vegetal

Debido a la importancia en la producción de temporal (muy cerca de la mayor zona de procesamiento industrial, molienda y panificación), hecho que permite reducir sustancialmente costos de transportación, se escogieron los tres principales estados productores de trigo de temporal de acuerdo a su distribución por área sembrada y cosechada (Tlaxcala, Guanajuato y Edo de Mex). Para el Estado de Jalisco, este ciclo (P-V 2006) se situó en el noveno lugar en producción y área sembrada, su justificación deriva en ser la primera ocasión en que el gobierno del estado acepta monitorear la calidad de su grano.

Para seleccionar las parcelas que donarían aproximadamente 800g de grano de trigo para realizar este estudio, el SIAP (Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera) se encargó de escoger al azar, distritos, municipios y parcelas, todos estos de acuerdo a los registros con que cuenta tal institución.

El material vegetal se obtuvo de trigos cosechados en diferentes localidades: 16 del Estado de México; 14 del Estado de Tlaxcala; 3 de Guanajuato y 2 de Jalisco. Los municipios se presentan en el Cuadro4.1.

El Estado de Tlaxcala, se divide en tres regiones de desarrollo rural; Calpulalpan al norte y poniente; Tlaxcala al sur y poniente; y Huamantla al oriente del estado. En las tres regiones se siembra trigo bajo condiciones de temporal.

De acuerdo a la carta de climas de INEGI, en la entidad predomina el clima templado subhúmedo con lluvias en verano C(w) en el 93 % del territorio estatal. Para el año de estudio (2006), la precipitación de mayo a septiembre (los meses de mayor precipitación) el valor promedio fue de 167 mm. De acuerdo a los estudios de potencial productivo del INIFAP,

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CAPÍTULO 4. MATERIALES Y MÉTODOS 20

Estado Municipio Estado Municipio

México Acambay Tlaxcala Españita

México Atlacomulco Tlaxcala Hueyotlipan México Jocotitlan Tlaxcala Mariano Arista México Huehuetoca Tlaxcala Sanctorum

México Hueypoxtla Tlaxcala Ixtacuixtla de Matamoros México Temascalapa Tlaxcala Altzayanca

México Chicoloapan Tlaxcala Xalostoc

México Ozumba Tlaxcala Tocotlan

México Juchitepec Tlaxcala El Carmen Tequexquitla México Tenango del Aire Tlaxcala Tlaxco

México Tlalmanalco Tlaxcala Atlangatepec

México Chalco Tlaxcala Xaltocan

México Ixtapaluca Tlaxcala Domingo Arenas

México Ayapango Tlaxcala San Lucas

México Amecameca Tlaxcala Cuapiaxtla

México Texcoco Jalisco Tapalpa

Guanajuato Ocampo Jalisco San Gabriel Guanajuato San Felipe Jalisco Ojuelos de Jalisco Guanajuato San Miguel de Allende

Cuadro 4.1: Identificación del origen del material genético

un 45.7 % de la superficie estatal corresponde a suelos profundos, lo que señala que hay condiciones óptimas para el desarrollo del trigo de temporal.

Para el estado de Tlaxcala las variedades que más se siembran son: Pavón, Tempora-lea M87, Forrajera, Eneida F94 y Zacatecas, aunque alguna de ellas no son aptas para las condiciones de temporal.

Figura 4.1: Tlaxcala: Municipios estudiados

La region del Estado de México donde se colectaron las muestras fueron; la Región II Zumpango Noreste del estado; Región III Texcoco Este; Región III Atlacomulco Noroeste.

El clima predominante es Templado subhúmedo para la región III y V, en la región II el clima predominante es seco y semiseco. La precipitación media para el año 2006 fue de 127.7 mm.

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Tlax-CAPÍTULO 4. MATERIALES Y MÉTODOS 21 cala F2000, Forrajero y Criollo.

Figura 4.2: Estado de México: Municipios estudiados

En el estado de Guanajuato el área de estudio fue la región II Norte, donde el clima es seco y semiseco principalmente, aunque la región Sur de los municipios de esta región presentan un clima templado sub-húmedo con lluvias en verano. La temperatura promedio más alta es alrededor de 30◦C, se presenta en los meses de mayo y junio y la más baja, alrededor de 5.2◦C, en el mes de enero. Las lluvias se presentan en verano, principalmente en los meses de junio a septiembre, para 2006 la precipitación 132.8 mm.

Lo municipios de procedencia de la muestras fueron la Región Altos Norte y región Sur de Jalisco, donde el 68 % de la superficie del estado presenta clima cálido subhúmedo, hacia lo largo de la costa y zona centro el 18 % es templado subhúmedo en las partes altas de la sierras, el 14 % seco y semiseco en el norte y noreste del estado. La precipitación media fue de 151.9 mm, en el temporal de lluvias de 2006.

Las variedades más sembradas son criollas principalmente.

4.3. Análisis fisicoquímico del grano

Todos los métodos para determinar la calidad del trigo estuvieron basados en el Manual de la Asociación Americana de Químicos de Cereales, AACC (1995).

Los análisis fitopatológicos se basaron en: International Rules for Seed. Testing Intenatio-nal Seed Testing Association, ISTA (2005).

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Figura 4.3: Estado de Guanajuato: Municipios estudiados

4.3.1. Peso hectolítrico (PHL)

El análisis físico del grano consistió en la evaluación de la calidad del grano de trigo me-diante el estudio de su densidad, basado en el método 55-10 de la AACC (1995). El peso hectolítrico se determinó utilizando el medidor Winchester Bushel Meter o balanza volumé-trica; esto es la relación peso/volumen del grano de trigo expresado en hectolitros de llenado (kg/hL).

4.3.2. Dureza del grano

La textura de grano (Índice de dureza, %) se determinó con un analizador de reflectancia en el espectro infrarrojo cercano NIR 6500 (Near Infra Red) el cual fue calibrado (método 39-70; AACC 1995) con base en el índice de tamaño de partícula (método 55-30; AACC 1995), donde una mayor proporción de partículas finas presentes en una muestra de harina integral indica mayor suavidad del grano.

La dureza de grano tiene gran influencia en la capacidad de absorción de agua en las harinas, por ello en la industria de la panificación se prefiere harina de trigo harinero semi-duro a semi-duro (menores a 56 %) porque favorece la fermentación durante el periodo de frescura del producto terminado [23].

4.3.3. Contenido de Proteína ( %)

El análisis consistió en la determinación del contenido de proteína en grano (g/kg), el cual se midió con el analizador NIR 6500 (Método 39-10; AACC 1995) o espectrofotómetro de reflectancia de luz, dentro del rango de infrarrojo cercano. Una cápsula se introdujo al aparato y se tomó la lectura de la cantidad de proteína. La calibración del instrumento se

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Figura 4.4: Estado de Jalisco: Municipios estudiados

logra utilizando valores de contenido de proteína determinados por Kendahl (AACC 1995, Método 46-11) de acuerdo con el procedimiento descrito en el método 39-10 de la AACC.

4.3.4. Análisis químico - Índice de caída (Falling number)

La actividad enzimática se determinó indirectamente por el método viscosímetro de ín-dice de caída (FN, por sus siglas en inglés), un equipo Falling Number AB 1400 usando 7g de muestra de harina con 14 % de humedad (método 56-81B, AACC 1995), para evaluar indirectamente los niveles de actividad de alfa-amilasa.

4.4. Análisis Fitosanitario

4.4.1. Análisis Visual

El grano cribado se homogenizó con la mano, se obtuvo una muestra de 100 semilla. Una vez obtenida la muestra se vació sobre la mesa de trabajo (superficie lisa, seca, limpia y bien iluminada), y se evaluaron los granos: sanos, con daños, defectos, quebrados y con manchas fisiológicas.

4.4.2. Prueba de germinación entre papel

En una charola de plástico se colocó agua destilada y se humedeció el papel filtro. Se contaron 400 semillas para efectuar 4 repeticiones de 100 semillas cada una. En la hoja de