Red Hidroponía, Boletín No 58. 2013. Lima-Perú INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN IÓNICA DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS Y PRODUCTIVIDAD DE DOS CULTIVARES DE TOMATE CHERRY CULTIVADOS EN SISTEMA NFT V.P. Feltrin, E.C. Bertoldi, M. Shibata, V.M. Rizelio, J.L. BarcelosOliveir, E.S. Sant’Anna Brasil INTRODUCCIÓN Los frutos cultivados en sistemas hidropónicos representan una nueva etapa en la evolución de los sistemas de cultivos hidropónicos en Brasil. En las primeras etapas, sólo se cultivaron vegetales de hoja en estos sistemas. Hoy en día, debido a la alta demanda del mercado, los productores buscan la diversificación de la producción (Fernandes et al., 2002). El tomate cultivado en ambientes controlados se ha incrementado considerablemente en los últimos años. Los ambientes controlados tienen la función básica de combinar la colección de productos con alta calidad con características técnicas seguras como protección contra granizo, heladas, lluvia y viento. En Brasil, el cultivo de frutos hidropónicos ha presentado productividades más altas que las reportadas en sistemas de cultivo tradicional. Entre los frutos, el tomate es uno de los más interesantes para los productores, debido principalmente a los precios competitivos y la aceptación en el mercado. Híbridos de tomate como kaki, cherry y larga vida son de gran importancia (Moraes y Furlani, 1999). El manejo de la solución nutritiva, factores como la temperatura (niveles óptimos alrededor de 243ºC), pH (valores ajustados entre 5.5 y 6.5) y la variación de la concentración iónica de las soluciones nutritivas (rango óptimo de conductividad eléctrica (CE) entre 1.5 y 4.0 dS/m), tienen que ser periódicamente monitoreados y controlados (Furlani et al., 1999; Genuncio et al,. 2006). La CE está directamente asociada a la concentración iónica y absorción de nutrientes por el cultivo durante su desarrollo (Marschner, 1995). La mayoría de los cultivares de tomate cherry son híbridos y de crecimiento indeterminado y generalmente vigorosos. El número de frutos por racimo es variable, de 15 a más de 50, con inflorescencias largas y ramificadas. Los frutos son muy pequeños, redondos o alargados, suaves, biloculares y con un peso de más de 10 y un poco más de 30 g (Filgueira, 2000; Niclos, 2001; Barbosa et al., 2002). Las característica de calidad del tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) depende del cultivar, condiciones de crecimiento, manejo y grado de maduración en la cosecha, condiciones de almacenamiento, transporte y embalaje. Las características del fruto pueden ser identificadas por indicadores de calidad: sólidos solubles totales, pH, acidez titratable, ácido cítrico, azúcares reducidos, relación SST/ATT y vitamina C (Ferreira et al., 2004). El objetivo de este estudio fue evaluar dos cultivares de tomate cherry cultivados en un sistema hidropónico NFT con cinco concentraciones iónicas diferentes de solución nutritiva, evaluando la influencia de la concentración iónica sobre las características fisicoquímicas y productividad del tomate cherry. MATERIALES Y MÉTODOS Los experimentos fueron llevados a cabo en el invernadero del Laboratorio de Hidroponía del Departamento de Ciencias Agrarias, Centro de Ciencias Agrarias, Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis, Brasil. El invernadero utilizado en los experimentos fue un modelo arco, con altura de techo de 3.5 m, 21.0 m de largo y 6.5 m de ancho, cubierto con una película de polietileno de 150 μm de espesor. El manejo del ambiente fue por ventilación manual, los lados del invernadero fueron cubiertos por una malla antiáfido. Las semillas de los cultivares ‘Cascade’ y ‘Sweet Million’ fueron sembradas en espuma fenólica previamente lavada y colocada en bandejas plásticas. Las bandejas fueron colocadas en una cámara de germinación por tres días, y después fueron colocadas en el invernadero en contenedores iniciales de cultivo (almacigueras). Las plántulas con dos o tres hojas fueron trasplantadas a un contenedor intermedio de acuerdo al sistema NFT. El trasplante final fue llevado a cabo cuando las plantas presentaron alrededor de

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Red Hidroponía, Boletín No 58. 2013. Lima-Perú siete hojas definitivas. Luego fueron establecidos los procedimientos experimentales y los tratamientos. Las soluciones nutritivas de Furlani y Pires para la etapa inicial de producción, reportada por Alvarenga (2004), fueron usadas para el crecimiento inicial, intermedio y final. El sistema hidropónico utilizado fue el NFT. Este sistema está compuesto de 20 canales de polietileno (1.10 m x 0.35 m x 0.15 m), usados en línea y con una pendiente de 4%. La densidad de siembra fue de 4 plantas/ m2. Los canales fueron cubiertos externamente por una cinta plateada para reflejar la mayor parte de la incidencia solar y para prevenir el calentamiento de la solución nutritiva. Los contenedores con la solución nutritiva fueron hechos de fibra de polietileno con una capacidad de 35 L. Se usaron cinco concentraciones de solución nutritiva, cada una fue bombeada con un grupo de bombas sumergidas de 7 watts con 500 L/h de capacidad. Las plantas de tomate fueron cultivadas en una solución nutritiva con cinco concentraciones salinas (cinco tratamientos experimentales): soluciones salinas con CE de 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 dS/m. Las correcciones fueron hechas durante todo el periodo de cultivo. La colección de fruto comenzó a los 87 días de cultivo. Los componentes del rendimiento de ocho plantas por tratamiento fueron evaluados. Los frutos fueron contados y pesados individualmente por racimo y planta, y con esta información fueron determinados los componentes del rendimiento: número de frutos, producción total y peso promedio por racimo y planta, comparando las diferentes concentraciones iónicas en la solución nutritiva. Los datos obtenidos del experimento fueron analizados por el software Statistic Release 7.0 (USER-PC 1984-2004). Las significancias de los tratamientos y los niveles de los tratamientos individuales fueron analizados por un análisis de variancia y la prueba de Tukey (P≤0.05). Los parámetros de calidad de los cultivares de tomate cherry ‘Cascade’ y ‘Sweet Million’ fueron evaluados por un análisis fisicoquímicos de pH, sólidos totales, sólidos solubles totales, acidez titratable total y contenido de licopeno. Diez tomates fueron molidos y homogenizados en un procesador de alimentos a baja rotación (3000 rpm) por dos minutos. El análisis del pH fue llevado a cabo por un pHmetro digital. La acidez titratable total (mg ácido cítrico por 100 g de muestra) fue realizado de acuerdo a un método electrométrico (AOAC, 2005). Las evaluaciones de los sólidos solubles totales fueron hechos en un refractómetro portátil Tropo modelo I (Carl Zeiss). Una o dos gotas del homogenizado y filtrado fueron transferidas al prisma del refractómetro previamente calibrada con agua destilada. Los resultados fueron expresados como ºBrix (AOAC, 1998). La humedad total fue determinada en un horno a 105ºC por 12 horas o hasta que el peso se mantuvo constante (AOAC, 2000). Los sólidos totales (ST) fueron calculados por la diferencia entre el peso de la muestra y la humedad. La determinación del contenido de licopeno fue llevado a cabo de acuerdo a Rao et al. (1998). RESULTADOS Y DISCUSIÓN El Cuadro 1 y la Figura 1 muestran los resultados de los análisis fisicoquímicos de los tomates cherry cultivados en un sistema hidropónico NFT con cinco concentraciones salinas con CE de 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 dS/m. El uso de CE altas incrementan la concentración de licopeno de 21.93 a 74.02%, la concentración de sólidos solubles totales (SST) se incrementó de 15.52 a 48.21% y los sólidos totales también se incrementaron hasta 50%. La acidez total presentó cambios de alrededor de 15%, el pH presentó cambios de alrededor del 5% y la humedad presentó cambios de alrededor de 2.5%. De acuerdo con Wu y Kubota (2008), el reducido flujo de agua bajo tratamientos de CE más altas fue indicada como la principal causa del incremento de los SST, mientras que el gradiente osmótico o concentración salina causó estrés durante la maduración, contribuyó para el incremento en la síntesis de licopeno. El fruto del tomate es una de las fuentes más importantes de vitamina C, provitamina A y antioxidantes (licopeno y luteína) y forma parte de la dieta de diferentes clases sociales en todo el país. El tomate y sus derivados son fuentes principales de licopeno en la dieta humana, la ingesta de estos compuestos puede ser más eficiente para prevenir varios tipos de cáncer que la administración de licopeno en cápsulas (Boileau et al., 2002).

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Red Hidroponía, Boletín No 58. 2013. Lima-Perú Cuadro 1. Promedio de los valores de los análisis físico-químicos de las variedades de tomate cherry ‘Cascade’ y ‘Sweet Million’, cultivadas en diferentes soluciones nutritivas. CE (dS/m) Determinación 1.5 2.0 2.5 3.0 Humedad (%) Cascade 95.0a 93.9a 93.5a 93.0a Sweet Million 94.5a 94.0a 94.1a 93.2a Sólidos Totales (%) Cascade 5.0e 6.1d 6.5c 7.0b Sweet Million 5.5e 6.0d 5.8c 6.8b Licopeno (mg/100 g) Cascade 8.2e 10.2d 11.7c 13.4b Sweet Million 8.3e 10.1d 11.9c 13.7b pH Cascade 4.1a 4.2a 4.3a 4.3a Sweet Million 4.1a 4.1a 4.3a 4.2a Acidez Tritratable (mg ácido cítrico/ 100 g) Cascade 0.29b 0.31b 0.33a 0.33a Sweet Million 0.30b 0.31b 0.33a 0.34a Sólidos Solubles Totales (ºBrix) Cascade 5.6d 6.5c 7.5b 8.0a Sweet Million 5.8d 6.7c 7.6b 7.9a Promedios con letras iguales en la misma línea no son estadísticamente diferentes (P>0.05).

3.5 92.5a 92.6a 7.5a 7.3a 14.2a 14.3a 4.3a 4.3a 0.34a 0.35a 8.3a 8.2a

El fruto de tomate tiene aproximadamente 93-95% de agua en su composición. En el 5-7% que queda hay compuestos inorgánicos, azúcar, alcohol, sólidos insolubles y otras sustancias (Silva y Giordano, 2006). Los resultados de la mezcla y los SST (Cuadro 1) muestran valores que van desde 92.5 a 95.0% y desde 5.6 a 8.3ºBrix, respectivamente. Los tomates cherry cultivados en el sistema NFT con concentraciones iónicas de la solución nutritiva más altas presentaron los resultados más altos para SST y menor humedad. Los SST determinados por refractometría son usados como estimaciones de azúcares totales en frutos (Cecchi, 1999) e indican el grado de madurez y el contenido de sólidos solubles, SST están constituidos por compuestos solubles en agua, representando azúcares, ácido, vitamina C y algunas pectinas (Moura et al., 1999; Oliveira, 1999). Los resultados de ATT fueron de 0.29 a 0.35. En este estudio los tomates cherry cultivados en soluciones nutritivas con diferentes CE presentan valores similares de acidez. Moraru et al. (2004) obtuvieron resultados de ATT entre 0.33 a 0.39 en un estudio de tomate cultivado en NFT. Conociendo los contenidos de SST y la acidez titratable (ATT), la relación SST/ATT puede ser establecida. Un alto valor en la relación indica una excelente combinación de azúcar y acidez, lo que está relacionado a un sabor suave, mientras que valores bajos están relacionados a un sabor ácido (Zambrano et al., 1995). Frutos de alta calidad contienen más del 0.32% de acidez titratable, 3% de SST y una relación SST/ATT mayor a 10 (Kader et al., 1978). En el presente estudio la relación SST/ATT para los tomates cherry cultivados en soluciones nutritivas de CE 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 dS/m fue entre 19.3 y 24.4. Los resultados de pH para el tomate cherry cultivado en soluciones nutritivas con CE de 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 dS/m fue entre 4.11 y 4.38. Todos presentaron valores menores a 4.5; de acuerdo a Pazinato y Gallardo (1997), el tomate presenta un pH menor a 4.5.

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Red Hidroponía, Boletín No 58. 2013. Lima-Perú Figura 1. Valores promedio de los análisis fisicoquímicos de licopeno y SST de los cultivares de tomate cherry (‘Cascade’■ y ‘Sweet Million’□) cultivados en un sistema hidropónico NFT con cinco concentraciones iónicas de soluciones nutritivas (1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 dS/m).

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5 dS/m

En este trabajo los resultados para el contenido de licopeno mostró valores entre 8.2 y 14.35 mg/100 g. En el estudio de Moraru et al., (2004), los valores fluctuaron entre 7.7 y 15.0 mg/100 g. Aunque las vitaminas están presentes en pequeñas cantidades, estos compuestos son nutricionalmente importantes (Silva y Giordano, 2006) debido al alto consumo de este vegetal. No sólo las vitaminas y minerales son importantes, también los carotenos, principalmente el licopeno, la vitamina C y el ácido fólico, así como, el potasio y el magnesio. El licopeno, el caroteno responsable del color rojo del tomate, ha sido sujeto de recientes investigaciones. Este antioxidante protege a las células y otras estructuras, como el ADN, contra daños causados por los radicales libres y ayuda a la prevención de enfermedades cardiovasculares y algunos tipos de cáncer, como el colorectal y próstata (Porto y Oliveira, 2006). El rendimiento de la planta de tomate cherry cultivada en la solución nutritiva con 1.5, 3.0 y 3.5 dS/m de CE se redujo en un 10, 14 y 31% respectivamente, con respecto a la productividad calculada en los tratamientos de CE de 2.0 y 2.5 (Cuadro 2 y Figura 2). El rendimiento de los dos híbridos probados no presentó diferencias significativas. Comparando los resultados obtenidos en los análisis fisicoquímicos con las cinco diferentes concentraciones iónicas de la solución nutritiva utilizadas en el sistema hidropónico NFT, el respectivo rendimiento, se puede concluir que el mejor crecimiento se obtuvo con las soluciones nutritivas de 2.5 y 3.0 dS/m (Cuadros 1 y 2, Figura 1 y 2), los resultados de los análisis fisicoquímicos obtenidos para estos tratamientos fueron 31.03 y 42.86% más altos para el contenido de sólidos solubles. Para el contenido de licopeno, los resultados fueron 43.41 y 65.54% más altos en comparación al cultivado con CE 1.5 dS/m.

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Red Hidroponía, Boletín No 58. 2013. Lima-Perú Cuadro 2. Promedio de los valores de rendimiento de tomate cherry de los cultivares ‘Cascade’ y ‘Sweet Million’ cultivados en diferentes soluciones nutritivas. Rendimiento kg/planta

No. frutos

Peso de frutos aceptados (g)

% frutos aceptados comercialmente

% frutos no aceptados comercialmente < 10g > 35g

1.5 dS/m Cascade 2.82b 148c 19.05a 81.52b 3.37c Sweet Million 2.77b 151c 18.34a 83.35b 2.74c 2.0 dS/m Cascade 3.15a 160b 19.69a 88.13a 4.37c Sweet Million 3.02a 172a 17.56a 87.21a 4.65c 2.5 dS/m Cascade 3.07a 171a 17.95a 90.06a 2.34c Sweet Million 3.12a 184a 16.96ab 89.13a 2.72c 3.0 dS/m Cascade 2.72b 168a 16.19b 85.12ab 11.90b Sweet Million 2.66b 159b 16.72ab 86.16ab 11.95b 3.5 dS/m Cascade 2.20c 132d 16.67ab 76.52c 21.96a Sweet Million 2.14c 141d 15.18b 73.76c 24.11a Promedios con letras iguales en la misma línea no son estadísticamente diferentes (P>0.05).

15.11a 13.91a 7.50b 8.14b 7.60b 8.15b 2.98c 1.89c 1.52c 2.13c

Figura 2. Valores promedio del rendimiento de los cultivares de tomate cherry (‘Cascade’■ y ‘Sweet Million’□) cultivados en un sistema NFT con cinco concentraciones iónicas de soluciones nutritivas (1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 dS/m).

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

dS/m

CONCLUSIONES De acuerdo con este estudio, el uso de la variación de la concentración iónica de la solución nutritiva influyó en las características fisicoquímicas y la productividad de dos cultivares de tomate cherry cultivados en un sistema NFT. Los resultados para los análisis fisicoquímicos se incrementaron alrededor del 50% para los sólidos solubles totales (5.6 hasta 8.3ºBrix); para el licopeno, los resultados se incrementaron en un 70% (8.2 hasta 14.35 mg/100g). La productividad del tomate cherry cultivado en soluciones nutritivas con CE 1.5, 3.0 y 3.5 dS/m se redujo en alrededor de 10, 14 y 31% respectivamente. Relacionando los resultados obtenidos en los análisis fisicoquímicos con la productividad y el crecimiento respectivo a las cinco diferentes concentraciones iónicas de las soluciones nutritivas, los mejores resultados fueron obtenidos con las soluciones nutritivas de 2.5 y 3.0 dS/m. Las plantas de tomate cultivadas en el sistema NFT con las concentraciones iónicas más altas presentaron los valores más altos para SST y licopeno.

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Red Hidroponía, Boletín No 58. 2013. Lima-Perú LITERATURA CITADA Alvarenga, M.A.R. 2004. Tomate: produçao em campo, em casa de vegetação e em hidroponía, Editora UFLA, Lavras. AOAC. 1998. Association Official Analytical Chemists. Official Methods of Analysis. 16thEd. Arlington, Virginia. AOAC. 2000. Association Official Analytical Chemists. Official Methods of Analysis. 17 th Ed. Gaithersburg, Maryland. AOAC. 2005. Association Official Analytical Chemists. Official Methods of Analysis. 18th Ed. Gaithersburg, Maryland. Barbosa, R.M., Lima, M.C.B. y Silva, E.C. 2002. Uma experiência com o cultivo hidropônico do tomateiro do grupo cereja em Maceió, AL. Hortic. Bras. 20:2-2. Boileau, T.W., Boileau, A.M. y Erdman Jr., J.W. 2002. Bioavailability of all-trans and cis-isomers of licopene. Exp. Boil. Med. 227:914-919. Cecchi, H.M. 1999. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. Editora Unicamp, Campinas. Fernandes, C., Araújo, J.A.C. y Corá, J.E. 2002. Impacto de quatro substratos e parcelamento da fertirrigação na produção de tomate sob cultivo protegido. Hortic. Bras. 20:559-563. Ferreira, S.M.R., Freitas, R.J.S. y Lazzari, E.N. 2004. Padrão de identidade e qualidade do tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) de mesa. Cienc. Rural 34:329-335. Filgueira, F.A.R. 2000. Novo Manual de Olericultura: agrotecnologia moderna na produção e comercialização de hortalizas. Editora UFV, Viçosa. Furlani, P.R., Silveira, L.C.P., Bolonhezi, D. y Faquin, V. 1999. Cultivo hidropônico de plantas. Campinas: Instituto Agronômico, Boletim técnico, 180. 50p. Genuncio, G.C., Majerowicz, N., Zonta, E., Santos, A.M., Gracia, D., Ahmed, C.R.M. y Silva, M.G. 2006. Crescimento e produtividade do tomateiro em cultivo hidropônico NFT em função da concentração iônica da solução nutritiva. Hortic. Bras. 24(2):175-179. Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. Academic Press, London. Moraes, C.A.G. y Furlani, P.R. 1999. Cultivo de hortaliças de frutos em hidroponia em ambiente protegido. Informe Agropecuário 20:105-113. Moraru, C., Logendra, L., Tung-Ching, L. y Janes, A. 2004. Characteristics of 10 processing tomato cultivars grown hidroponically for the NASA Advance Life Support (ALS) Program. J. Food Compos. Anal. 17:141-154. Moura, M.L., Sargent, S.A. y Oliveira, R.F. 1999. Efeito da atmosfera controlada na conservação de tomates colhidos em estádio intermediário de maturidade. Sci. Agric. 56:135-142. Niclos, M.J.D. 2001. Tipos varietales. p.93-129. In: F. Nuez (ed), El cultivo del tomate. ediciones MultiPrensa, Madrid. Oliveira, T.T., Nagem, T.J., Silva, M.C., Miranda, L.C.G. y Teixeira, M.A. 1999. Ação antioxidante de flavonóides modificados. Resultados da pesquisa. Pesq. Agropec. Bras. 34:879-883. Pazinato, B.C. y Gallardo, R.C. 1997. Processamento artesanal do tomate. 2. ed. Campinas: CATI, CATI. Boletim Técnico No. 263. 29p. Porto, A. y Oliveira, L. 2006. Tabela da composição de alimentos. Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge, Lisboa. Rao, V.S., Waseem, Z. y Agarwal, S. 1998. Lycopene content of tomatoes and tomato products and their contribution to dietary lycopene. Food. Res. Int. 31:737-741. Silva, J.B.C. y Giordano, L.B. 2006. Cultivo de tomate para industrialização. Sistemas de Produção, EMBRAPA Hortalizas, Brasilia. Wu, M. y Kubota, C. 2008. Effects of high electrical conductivity of nutrient solution and its application timing on lycopene, chlorophyll and sugar concentrations of hydroponic tomatoes during ripening. Sci. Hort. 119:122-129. Zambrano, J., Moyeja, J. y Pacheco, L. 1995. Efecto del estado de madurez en la composición y calidad de frutos de tomate. Agron. Trop. 46:61-72.

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