Determinantes de la calidad industrial de frutos de distintas variedades de cártamo (Carthamus tinctorius L.)

Abstract

La industria Argentina ha mostrado un creciente interés en descascarar los frutos de cártamo previo al proceso de extracción de aceite. El descascarado de los frutos permite reducir el volumen de material que circula por el sistema de extracción, el contenido de ceras y pigmentos en el aceite y el de fibra de la harina. La facilidad con que la cáscara se separa de la pepa es un parámetro que puede evaluarse determinando la aptitud al descascarado (AD) de los frutos durante su industrialización. Hasta el momento no se ha evaluado si existe variabilidad genética en este parámetro, ni tampoco cómo podrían afectarlo las modificaciones en el manejo del cultivo. Los objetivos de esta tesis fueron evaluar durante dos años consecutivos: 1) la AD de diferentes variedades de cártamo cultivadas en Argentina, 2) la calidad de la harina de cártamo obtenida de frutos descascarados y sin descascarar, 3) las características morfológicas de los frutos y anatómicas del pericarpio de estas variedades y 4) el efecto de distintas densidades de siembra y distancias entre surcos en el cultivo sobre la AD de los frutos. El ensayo de variedades se realizó en la Estación Experimental Agropecuaria del INTA Hilario Ascasubi (Lat. 39º 23’S; 62° 37’ O) e incluyó siete genotipos de cártamo: Agrosearch L7-3, AG Phoenix, CW 99 OL, Arizona L7-5, Knowles 93079, L-8, Seedtech S- 345. En el mismo sitio experimental, se evaluó el efecto de la densidad de siembra (baja B: 7,5 kg.ha-1 y alta A: 22,5 kg.ha-1) y la distancia entre surcos (35 cm; 52 cm y 70 cm) sobre la AD de los frutos de CW 99 OL. La AD de todas las variedades fue entre un 15 a 46% superior en el primer ciclo de crecimiento (CC) respecto al segundo (p<0,01). Dicho parámetro fue similar entre variedades (68 a 76% en el primer CC y entre 58 a 60% en el segundo), excepto en L-8 en el primer CC y L-8 y Agrosearch L7-3 en el segundo CC (p<0,01). En todas las variedades, el porcentaje de CEM fue de un 20 a 25% en el primer CC y de un 16 a 21% en el segundo CC. La humedad de los frutos al momento de realizarse el descascarado (5%) fue similar entre CC (p>0,05), pero la producción de material fino se redujo a la mitad en el segundo CC (7% y 10,6%) con respecto al primer CC (17% a 23%) en todas las variedades (p<0,01). El descascarado incrementó el contenido de proteína (PB) en la harina de todas las variedades, de 26% a 50% el primer CC y de un 28% a 40% en el segundo (p<0,01). A su vez, disminuyó el contenido de fibra (FDN) de 40,9% a 31,3% (p<0,01) y de dos de sus componentes (celulosa y hemicelulosa; p<0,05), permaneciendo invariable el contenido de lignina (LDA; p>0,05). Estos resultados indican que durante el descascarado de los frutos solo se separarían los estratos no esclerificados ubicados por debajo de la epidermis externa del pericarpio. Si bien se observaron algunas diferencias entre variedades o CC en los parámetros físicos del fruto (p<0,05), los mismos no se correlacionaron con la variabilidad observada en su AD. En todas las variedades, el contenido de materia grasa (MG) fue superior al 32% (p<0,01), excepto en L-8 (24,4%) y CW 99 OL (26,7%) en el primer CC, y al 41% en el segundo CC, excepto en L-8 (19,7%). La esclerificación total (ES) abarcó entre el 47 y 50% de los estratos del pericarpio en todas las variedades, excepto en Knowles 93079 (68,6%). El contenido FDN (85,7% vs 82,3%), de celulosa (C; 39,3% vs 37,3%) y LDA (22,5% vs 20,5%) del pericarpio fueron superiores en el segundo CC (p<0,01). La AD se correlacionó positivamente con el incremento en el contenido de PB (r = 0,75**) en la harina de frutos parcialmente descascarados con respecto a la harina de frutos enteros y negativamente con los porcentajes de ES (r= -0,48**), de FDN (r = -0,73**), C (r = -0,58**) y LDA (r = -0,82**) del pericarpio. La densidad de siembra fue la principal fuente de variación del rendimiento (A: 3841,1 kg ha-1; B: 3190,8 kg ha-1), del número de capítulos (A: 582,2; B: 386,9) y de frutos por unidad de superficie (A: 14832; B: 9777) en la variedad CW 99 OL (p<0,01). A su vez, el rendimiento fue menor (p<0,05) en el distanciamiento de 52 cm (3285,5 kg ha-1) que en el de 70 cm (3591,3 kg ha-1) y 35 cm (3671 kg ha-1). El peso de mil frutos (40,6 g en el primer CC y 41,7 g en el segundo CC) y su AD (70% en el primer CC y 60,3% en el segundo CC) no difirieron (p>0,05) entre ninguna de las distancias o densidades de siembra evaluadas. En esta tesis se analiza por primera vez la relación de la AD con parámetros estructurales del fruto y la calidad de la harina de frutos enteros y descascarados de distintas variedades de cártamo. Los resultados obtenidos indican que el descascarado mejoraría la calidad de la harina y que la reducción en el grosor y esclerificación del pericarpio observada en las variedades de cártamo de alto rendimiento de aceite incidiría positivamente en su AD, por lo que la selección a favor de ambos parámetros sería posible.

The Argentine oil seed industry has shown an increasing interest in hulling safflower fruit before the oil extraction process. Fruit dehulling would make it possible to decrease the volume of material circulating in the extraction system, the amount of waxes and pigments in the oil, and fiber content in the meal. The extent that hullability (H), the ease with which the pericarp separates from the seed relates to genetic variability and crop management has not been assessed. The objectives of this thesis were to assess during two consecutive growth cycles (GC): 1) the H of different safflower varieties grown in Argentina, 2) the quality of safflower meal obtained from dehulled and un-dehulled fruits, 3) the morphological characteristics of the fruits and the anatomic characteristics of the pericarp of different varieties and 4) how H is affected by different sowing rates and row spacing. The varietal trial was conducted at the Agricultural Experimental Station of INTA Hilario Ascasubi (Lat 39 ° 23'S, 62 ° 37 'W) and included seven safflower genotypes: Agrosearch L7-3, AG Phoenix, CW 99 OL, Arizona L7-5, 93079 Knowles, L-8, Seedtech S-345. The effect of two sowing rates (low (L): 7,5 kg ha-1 and high (H): 22,5 kg ha-1) and three row spacing (35 cm, 52 cm and 70 cm) on CW 99 OL fruit H was evaluated at the same experimental site. H of all varieties was between 15 and 46% higher in the first GC with respect to the second (p<0,01). H was similar among varieties (68 to 76% in the first GC and from 58 to 60% in the second one), except L-8 in the first GC and L-8 and Agrosearch L7-3 in the second GC (p<0,01). In all varieties, the percentage of mechanically extracted hull was 20-25% in the first GC and 16-21% in the second GC. Although fruit moisture at dehulling (5%) was similar between GC (p>0,05), fine production was reduced by half in the second GC (7% to 10,6%) with respect to the first GC (17% to 23%) in all varieties (p<0,01). Dehulling increased the content of proteins in the residual meal of all varieties, from 26% to 50% in the first GC and from 28% to 40% in the second (p<0,01). It also reduced the content of neutral detergent fiber (NDF) from 40,9% to 31,3% (p<0,01) and of two of its components (cellulose and hemicelluloses; p<0,05), as acid detergent lignin content (ADL) remained invariable (p>0,05). These results show that during fruit dehulling only the non-sclerified strata located below the pericarp outer epidermis would be separated. Although some differences were observed among varieties or GC in fruit physical parameters (p<0,05), they were not correlated with the variability observed in fruit H. Fruit fat content (FC) was higher than 32% (p<0,01), except in L-8 (24,4%) and CW 99 OL (26,7%) in the first GC, and 41% in the second GC, except in L-8 (19,7%). Total sclerification (S) comprised between 47 and 50% of the pericarp strata in all varieties, except in Knowles 93079 (68,6%). The content of NDF (85,7% vs 82,3%), cellulose (C; 39,3% vs 37,3%) and ADL (22,5% vs 20,5%) of the pericarp were higher in the second GC (p<0,01). H was correlated with the increase in protein content (r = 0,75 **) in the flour of partially dehulled fruit regarding whole fruit flour; and negatively with the percentage of S (r = -0,49 **), NDF (r = -0,73 **), C (r = -0,53 **) and ADL (r = -0,73 **) of the pericarp. Sowing rates was the main source of variation in crop yield (H: 3841,1 kg ha-1; L: 3190,8 kg ha-1) and capitulum (H: 582,2; L: 386,9) and fruit number per unit area (H: 14832; L: 9777; p<0,01). In turn, the yield was lower (p<0.05) in the 52 cm row spacing (3285,5 kg ha-1) than for the 70 cm (3591,3 kg ha-1) and 35 cm (3671 kg ha-1) row spacing. Thousand fruit weight (40,6 g in the first GC; 41,7 g in the second GC) and H (70% in the first GC; 60,3% in the second) did not differ (p>0,05) between any of the distances between rows or sowing rates assessed. This is the first analysis of the relationship of H with fruit structural parameters and meal quality of whole and dehulled fruits of different safflower varieties. The results obtained indicated that dehulling would improve residual meal quality and that pericarp thickness and sclerification reduction of the oil high yield safflower varieties would positively affect their H, so that selection in favor of both parameters would be beneficial.