Selección de introducciones de Cucurbita por contenido de aceite en semillas

Selecting Cucurbit accessions by oil content in seeds

La variabilidad en frutos y la composición de las semillas de Cucurbita, un género de plantas oleaginosas, ofrece la posibilidad de hacer investigación sobre caracteres de importancia agroindustrial, como el contenido de aceite. En este artículo se presentan los resultados obtenidos a partir de la caracterización y evaluación por contenido de extracto etéreo (E.E.) de 277 introducciones de zapallo (Cucurbita spp.) de diferentes orígenes geográficos. El promedio de contenido EE fue de 35.44% con un coeficiente de variación (CV) de 12.60%. El promedio de peso de semillas por fruto (PSPF), como porcentaje del componente de rendimiento, fue de 59.79%. El análisis de varianza mostró diferencias (P < 0.01) para las fuentes de variación: origen, especie e introducción. Mediante un índice de selección ponderado se seleccionaron las introducciones de la especie Cucurbita moschata Duch. y Cucurbita argyrosperma subesp. Sororia que sugieren mayor contenido de aceite. El análisis físico-químico del aceite extraído por acción mecánica de las especies seleccionadas mostró su estabilidad y potencial de uso industrial.

Variability in fruit and seed composition of Cucurbita spp. allows inquiring about characteristics of agro-industrial importance, such as the oil content, which classifies as oilseed of economic interest. This paper presents the results obtained from the characterization and evaluation for content of ether extract (E.E.) of 277 accessions of butternut squash Cucurbita spp. from different geographical origins. The average content of ether extract (EE) was of 35.44% with a coefficient of variation (VC) of 12.60%, in addition, was evaluated the variable weight of seed per fruit (PSPF) as a component of performance, resulting in an average of 59.79%. An analysis of variance showed highly significant differences (p<0.01) for the sources of variation; origin, species and accessions. It were selected using a weighted selection index (ISP), the accessions suggesting higher oil content belong to the species of Cucurbita moschata Duch. and Cucur-bita argyrosperma subesp. sororia. The chemical physical analysis a sample of oil extracted by mechani-cal action, of selected species, showed stability and potential for industrial use as oil

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Fitomejoramiento y recursos genéticos

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Ginna Alejandra Ordóñez Narváez*, Sanín Ortiz Grisales, Magda Piedad Valdés Restrepo y Franco Alirio Vallejo Cabrera

Universidad Nacional de Colombia sede Palmira. Apartado aéreo 237 Palmira, Colombia. Autora para correspondencia: gaordonezn@unal.edu.co

Rec.: 24.09.2013 Acep.: 12.03.2014

Resumen

La variabilidad en frutos y la composición de las semillas de Cucurbita, un género de plantas oleaginosas, ofrece la posibilidad de hacer investigación sobre caracteres de importancia agroindustrial, como el contenido de aceite. En este artículo se presentan los resultados obtenidos a partir de la caracterización y evaluación por contenido de extracto etéreo (E.E.) de 277 introducciones de zapallo (Cucurbita spp.) de diferentes orígenes geográficos. El promedio de contenido EE fue de 35.44% con un coeficiente de variación (CV) de 12.60%. El promedio de peso de semillas por fruto (PSPF), como porcentaje del componente de rendimiento, fue de 59.79%. El análisis de varianza mostró diferencias (P < 0.01) para las fuentes de variación: origen, especie e introducción. Mediante un índice de selección ponderado se seleccionaron las introducciones de la especie Cucurbita moschata Duch. y Cucurbita argyrosperma subesp. Sororia que sugieren mayor contenido de aceite. El análisis físico–químico del aceite extraído por acción mecánica de las especies seleccionadas mostró su estabilidad y potencial de uso industrial.

Palabras clave: Cucurbita argyrosperma subesp. sororia, Cucurbita moschata Duch., índice de selección ponderado (ISP), peso de semilla por fruto (PSPF), semillas.

Abstract

Variability in fruit and seed composition of Cucurbita spp. allows inquiring about characteristics of agro–industrial importance, such as the oil content, which classifies as oilseed of economic interest. This paper presents the results obtained from the characterization and evaluation for content of ether extract (E.E.) of 277 accessions of butternut squash Cucurbita spp. from different geographical origins. The average content of ether extract (EE) was of 35.44% with a coefficient of variation (VC) of 12.60%, in addition, was evaluated the variable weight of seed per fruit (PSPF) as a component of performance, resulting in an average of 59.79%. An analysis of variance showed highly significant differences (p<0.01) for the sources of variation; origin, species and accessions. It were selected using a weighted selection index (ISP), the accessions suggesting higher oil content belong to the species of Cucurbita moschata Duch. and Cucurbita argyrosperma subesp. sororia. The chemical physical analysis a sample of oil extracted by mechanical action, of selected species, showed stability and potential for industrial use as oil.

Key words: Cucurbita argyrosperma subesp. sororia, Cucurbita moschata Duch, squash seed, weight of seed per fruit (WSPF),weighted selection index (WSI).

Introducción

Las semillas como órganos de reserva son fuente de almacenamiento de moléculas biológicas como proteínas, carbohidratos y lípidos (Moreno, 1984). Estos últimos son compuestos orgánicos de valor energético e interés económico, ya que pueden ser utilizados como materia prima de alto potencial industrial en forma de grasas, ceras y/o aceites, de los cuales se derivan cientos de productos útiles para la vida del hombre (Gómez, 2009; Baúd y Lepeniec, 2010).

Las semillas del género Cucurbita son consideradas oleaginosas con propiedades medicinales, alimenticias e industriales (Latham, 1997; Achu, 2005). Algunos estudios muestran diferencias en contenidos de aceite de estas semillas. En C. moschata Duch., se han observado contenidos de 43% en extracto etéreo (E.E.) con características química y físicas estables, con ácidos grasos saturados entre 37.5% y 51% e insaturados entre 48% y 62% (Ortiz et al., 2007). Por otra parte, Schinas et al. (2009) trabajando con C. pepo L. encontraron que el aceite de las semillas de esta especie presenta cualidades óptimas para la trans-esterificación en laboratorio. Tsaknis et al. (1997), anotaron que el contenido de aceite purificado de semillas de C. máxima presenta variaciones entre 38% y 60%, dependiendo de la introducción; además de otras variaciones en características físicas, tales como tamaño, forma, tipo de testa y color de semilla (Teppner, 2004) lo que ofrece posibilidades de mejorar el proceso de extracción, los rendimientos y las propiedades del aceite para la generación de productos industriales (Ortiz, 2009).

El objetivo del presente trabajo fue evaluar las características de una colección de introducciones de Cucurbita y seleccionar aquellas sobresalientes por su contenido de aceite, como base para el mejoramiento de esta característica.

Materiales y métodos

Metodología

El trabajo se realizó en el Laboratorio de Semillas de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, a 3deg; 51' 48" N y 76deg; 81' 13" O, en el Valle del Cauca (Colombia). Se utilizaron muestras de semillas de frutos de la colección de trabajo de Cucurbita del grupo de investigación Mejoramiento Genético, Agronomía y Producción de Semillas de Hortalizas de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, que contiene 277 introducciones de este género provenientes de México, Centro América, Brasil, norte y sur de Colombia. El contenido de aceite se determinó como extracto etéreo (E.E) en muestras de semillas completas almacenadas a temperatura ambiente, tomando cinco repeticiones por introducción. Estas muestras fueron pasadas por un molino Pulverisette–15 con malla de 5 mm. El contenido de grasa se determinó en 2.5 g de la muestra molida utilizando la técnica AOAC (920.39–1990) de extracción Soxhlet y éter de petróleo como solvente.

Las introducciones fueron seleccionadas teniendo en cuenta las variables: contenido de E.E y peso de semilla por fruto (PSPF), mediante un índice de selección ponderado (ISP) (Ortiz, 2009). Para el análisis de datos se utilizó el paquete estadístico SAS–9.1 (SAS Institute Inc., 2000) con un diseño de bloques completos al azar.

La extracción mecánica de aceite se realizó en una mezcla de semilla seleccionada de 1000 g, en una prensa de tornillo Komet- CA 59 G a una temperatura media de 90 °C. El aceite obtenido fue caracterizado física y químicamente en el Laboratorio de Análisis Industriales de la Universidad del Valle.

Resultados y discusión

Características físicas de las semillas

La forma, el color y el tamaño de las semillas fueron variables (Cuadro 1). Según Ortiz (2009) estas variaciones están relacionadas con la procedencia y específicamente con la especie; sólo en la colección de C. moschata centroamericana se reflejaron variaciones debidas principalmente a procesos de selección y los métodos de reproducción. Cáceres et al. (2009) sugieren que estas variaciones en frutos y semillas de cucurbitáceas son el resultado de la adaptación al medio y uso de las especies; por lo general semillas de frutos de forma elíptica tienen menor diámetro y mayor peso en comparación con semillas de frutos alargados. Lira (1995) describió la variación de colores de semillas de C. moschata Duch., entre ellos aquellas totalmente blancas o pardoclaras para las de origen centroamericano, tal como se observó en este trabajo en semillas de C. moschata originarias de México y Centroamérica. Whitaker y Davis (1962) encontraron que semillas de color blanco–amarillento y pardo claro a oscuro en el centro, sin bordes y de tamaño pequeño (entre 1 y 1.5 cm), están relacionadas con especies silvestres de C. argyrosperma, como se identificó en este estudio para C. argyrosperma subesp. sororia.

Caracterización por contenido de aceite

El promedio del contenido de E.E. en semillas de la colección fue de 35.44%, valor similar al encontrado por Ortiz et al. (2007) de 36.55% en solo genotipos de C. moschata Duch., siendo esta especie la de mayor presencia entre las introducciones de la colección, con un total de 201 de 277 evaluadas.

El valor máximo de E.E (58.22%) se observó en la introducción 266 de C. argyrosperma subesp. sororia, de origen centroamericano, la cual, no obstante, por el tamaño reducido de sus semillas, tiene un bajo potencial de extracción. En C. moschata se encontraron porcentajes de aceite mayores que 40%, siendo estos similares a los hallados en otras especies de cucurbitáceas mejoradas como C. pepo, con contenidos de E.E de 48.60% (Tsaknis et al., 1997). En el Cuadro 2 se observa que la variación para los caracteres evaluados depende del origen, de la especie y de la introducción, lo que concuerda con los hallazgos de Valdés (2013). Hernández et al. (2010) al evaluar el potencial de aceite en C. foetidissima encontraron que las semillas de frutos cultivados en la zona norte de México presentaron mayor rendimiento en extracción de aceite (42%) en comparación con el contenido de aceite de semillas de la zona sur (31.27%), diferencia que es debida, principalmente a las condiciones ambientales entre sitios de cultivo, al proceso de domesticación y a la selección de frutos por semilla. Joebstl et al. (2010) en semillas de C. pepo estimaron diferencias en contenido de aceite debido al efecto de la localidad de introducciones o procedencia geográfica de las muestras.

El peso de semillas por fruto (PSPF) está asociado con los componentes de rendimiento; este peso incluye el endospermo y el tejido de reserva que almacena la energía, que en las oleaginosas se revela mayoritariamente como triglicéridos (Baúd y Lepeniec, 2010). Para esta característica se presentaron diferencias (P < 0.01) debidas a las fuentes de variación, con un bajo coeficiente (8.08%) lo que sugiere que es una variable con uniformidad media dentro de la población estudiada (Ortiz et al., 2007). En una prueba de medias se hallaron una D.M.S. de 2.85% para contenido de E.E. y de 3.15% para PSPF. Del estudio se concluyó que para la primera característica se presenta variación importante según el origen de la especie, siendo la zona de Centroamérica la que mejores genotipos ofrece para selección; en contraste, la segunda es una variable que no difiere por su origen, lo que supone que este es un carácter de comportamiento genético poco influenciado por el ambiente.

Selección de introducciones

Cucurbita moschata y C. argyrosperma subesp. sororia fueron las especies con introducciones de mayores contenidos de E.E. y PSPF, con un peso mayor que 50% de ponderación para valores de E.E. por encima de la media. En el Cuadro 3 se presenta la clasificación de las introducciones elegidas por el índice de selección ponderado (ISP). Estas introducciones se pueden considerar como la base para futuros programas de mejoramiento, con fines de producción agroindustrial de aceite, debido no sólo a su contenido de extracto etéreo, sino también a su alto peso de semillas por fruto.

Características del aceite

El contenido de aceite en una muestra de semillas fue de 34.7% de E.E.; mediante un proceso de extracción mecánica se obtuvo un rendimiento del 80.8% de aceite. Los resultados del análisis físico químico de este aceite aparecen en el Cuadro 4, y en la en la Foto 1 se observan muestras de aceite de algunas introducciones evaluadas.

El índice de acidez fue bajo, 0.49 en C. moschata y 0.174 en C. argyrosperma subesp. sororia, lo cual es positivo, ya que según Martínez (2010) la baja proporción de ácidos grasos libres en la muestra favorece su uso para la fabricación de aceites comestibles y lubricantes. Generalmente una acidez baja se asocia a aceites frescos o recién extraídos,por el contrario, una acidez alta promueve la acción del aire y la luz contribuyendo a los procesos de degradación hidrolítica y microbiológica que conllevan la hidrólisis de glicerol.

El índice de yodo –yodo (g) absorbido/100 g de grasa– representa el grado de instauración de las grasas o de los ácidos grasos, solamente cuando los enlaces dobles de estos últimos no son conjugados. La alta proporción de ácidos insaturados tanto en C. moschata (101.56 g/100 g) como en C. argyrosperma (100.1 g/100 g) significa un contenido igualmente alto de grasos insaturados, principalmente poli–insaturados (Ortiz et al., 2007). El aceite comercial de C. pepo muestra un índice de yodo de 115 g/100 g y una acidez 0.55 mg de KOH/g, muy similar al hallado en el presente estudio; por el contrario el aceite de palmiste presenta un índice de yodo de 50.40 g/100 g por lo que es considerado como una grasa rica en ácidos grasos saturados (Sotero et al., 2008).

El grado de saponificación de 50.48 (g KOH/mg) se relaciona con el promedio del peso molecular de los triglicéridos en la mezcla, esta relación es inversamente proporcional, indicando un peso promedio molecular bajo y confirmado por la determinación de la densidad promedio (0.922 g/ml).

Las pruebas físicas mostraron un índice de refracción de 1.4680 en C. moschata y 1.459 en C. argyrosperma subesp. sororia, resultados que coinciden con los revelados por Schinas et. al. (2009) en C. pepo de 1.4660, esto es debido a que entre estas especies existen semejanzas en el grado de saturación que depende de la configuración de los enlaces lipídicos (Oyekunle y Omode, 2008). El punto de ebullición de 350 °C, encontrado en este estudio, es una característica favorable para los aceites utilizados como combustibles (Lechón et al., 2006).

Conclusiones

• El contenido de aceite en semillas de cucurbitáceas es una característica que varía según el origen de la especie, lo cual permite obtener materiales con potencial industrial.
• En este estudio, las introducciones 308, 144, 129, 142 y 136 de C. moschata Duch. y 256, 140, 260,107 y 132 de C. argyrosperma subesp. sororia, la mayoría de origen centroamericano, presentaron las mejores características para la producción de aceite.
• El aceite de las cucurbitáceas evaluadas en este estudio presentó características físico químicas estables y adecuadas para ser utilizado como materia prima en productos con diversos usos industriales. Estas introducciones tienen potencial para la producción de aceite y se recomienda su inclusión en programas de mejoramiento genético.

Agradecimientos

A la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, al grupo de Investigación Agronomía, Mejoramiento Genético y Producción de Semillas de Hortalizas, y los miembros de la Línea de Investigación Agroindustria Básica y Aplicada. Al Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y Tecnología Francisco José de Caldas, Colciencias, y su programa Jóvenes Investigadores e Innovadores.

Referencias

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