CIENCIA DE LOS PASTOS Y OTROS CULTIVOS

Efecto de diferentes métodos de deshidratación en las propiedades fisicoquímicas de las semillas de Roystonea regia

O.G. Pérez-Acosta^{2  *} 
http://orcid.org/0000-0003-3656-7116

Madeleidy Martínez-Pérez² 
http://orcid.org/0000-0003-1585-2858

Laisury Díaz Mora² 

Lucía R. Sarduy García² 

Lázara Ayala González² 
http://orcid.org/0000-0002-0739-3463

²Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba

Resumen

Para estudiar el efecto de diferentes métodos de deshidratación en las propiedades fisicoquímicas de las semillas de Roystonea regia (palmiche) se establecieron tres tratamientos que consistieron en tres métodos de secado de la semilla: en estufa a 45 ºC, al aire libre y en secador solar. El control correspondió a la muestra fresca. Se estudiaron las propiedades físicas esfericidad, peso de 1000 semillas, densidad aparente y real, así como la porosidad. Se determinó el contenido de materia seca, cenizas, proteína bruta, extracto etéreo y el fraccionamiento fibroso. Para las variables pérdida de peso y temperatura en la cama, se utilizó el modelo lineal generalizado mixto, con medidas repetidas en el tiempo. Para las propiedades físicoquímicas se aplicó análisis de varianza, según diseño completamente aleatorizado. Se observó interacción en la temperatura (horas de muestreo x tratamiento), y no hubo efecto en la pérdida de peso. Este último indicador disminuyó al aumentar el tiempo de secado (0.92, 0.79, 0.64, 0.48 kg para 0, 24, 48 y 72 h, respectivamente) (P<0.0001). No se observaron diferencias entre tratamientos para las propiedades físicas, pero sí en relación con la muestra fresca. Sin embargo, variaron los indicadores proteína bruta, extracto etéreo, fibra ácido detergente y lignina. Los resultados permiten concluir que el método de deshidratación no influyó en la pérdida de peso ni en las propiedades físicas del palmiche. Sin embargo, se comprobó que entre los tres métodos estudiados, el uso del secador solar favorece la composición química del grano.

Palabras clave: composición química; deshidratación; palma real; propiedades gravimétricas

La utilización de semillas en especies animales de interés zootécnico permite llevar a cabo una alimentación balanceada, ya que constituyen una fuente de macro y micronutrientes necesarios para el óptimo crecimiento, desarrollo y producción animal. Después de cosechadas, para que las semillas no pierdan su calidad, se requiere reducir el contenido de humedad para minimizar el riesgo de deterioro por el ataque de hongos y micotoxinas (^{Sánchez et al. 2020}). Las propiedades físicas y químicas del grano y su relación con el contenido de agua se pueden modificar en el proceso de secado y conservación de la semilla (^{Ordóñez et al. 2012}). Por ello, se hace imprescindible el estudio de estas variables para el diseño apropiado del equipamiento que se requiere para su manejo, transporte y almacenamiento.

La deshidratación o secado es uno de los métodos más antiguos para el procesamiento y conservación de los alimentos. Constituye la transformación principal que tiene lugar en la semilla luego de su cosecha. Este proceso requiere de gran atención para que no se afecte la calidad del grano, pues su objetivo es que se mantengan las características químicas por el mayor tiempo posible durante el período de almacenamiento (^{Fernández-Gómez et al. 2019}).

El secado se realiza mediante la aplicación de calor, específicamente de aire caliente (^{Espinoza 2016}). Los métodos de secado varían desde los mecánicos hasta los térmicos con aire caliente, por tiro natural o forzado. Entre estos últimos se destaca el secado al aire libre y el uso de secadores solares o de hornos industriales (estufas de aire forzado), entre otros (^{Tinoco y Ospina 2010}).

El palmiche es el fruto de la palma real (Roystonea regia H.B.K. Cook), que representa una importante fuente de fibra y grasa. Tradicionalmente, se utiliza para la alimentación animal (^{Caro et al. 2015}) y se han informado en cerdos niveles de inclusión hasta de 30 % en la dieta (^{Oliva et al. 2018}). Sin embargo, se ha investigado poco acerca de los métodos de secado, así como de su influencia en indicadores fisicoquímicos del grano. Por ello, el objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de diferentes métodos de deshidratación en las propiedades fisicoquímicas de las semillas de palmiche.

Materiales y Métodos

Localización. El experimento se realizó en el Instituto de Ciencia Animal. Durante la investigación se obtuvieron los registros de las variables del clima, que se mantuvieron entre 22-24 ºC de temperatura mínima, 32-33 ºC de máxima y 65-70 % de humedad relativa ambiental.

Material de estudio. Las semillas de palmiche se obtuvieron en la provincia Mayabeque, Cuba. Dos días después de desmochar los racimos, se recolectaron al azar los frutos luego de que se separaron de la inflorescencia. Se almacenaron en sacos bajo techo durante dos días hasta que comenzó el experimento.

Métodos de secado. Se utilizaron tres: en estufa de aire forzado a 45 ºC, al aire libre y en secador solar directo.

Procedimiento experimental. Se utilizaron seis bandejas por cada método de secado, en las que se colocaron las frutos (peso inicial 2.51kg) a una altura de cama de 3 cm. Se pesaron en balanza técnica marca Royal (precisión ± 5 g) antes de comenzar el experimento, y después de las 24, 48 y 72 h para determinar la pérdida de peso. En estos horarios se determinó la temperatura con termómetro de 100 ºC en cada una de las bandejas, dentro de la cama, en tres puntos diferentes, y se promediaron.

Humedad. Se determinó en la muestra fresca y tras culminar el experimento, según ^{AOAC (2019)}.

Peso de mil semillas. Se pesaron 100 semillas en una balanza electrónica Royal, y luego se extrapoló a 1000 granos (^{Kachru et al. 1994} y ^{Vilche et al. 2003}). Se realizaron seis determinaciones experimentales por tratamiento.

Diámetro geométrico. Para determinar las dimensiones promedio de las semillas, se tomaron aleatoriamente 20 unidades por tratamiento. Se midieron mediante un pie de rey, con exactitud de 0.005 mm, sus tres dimensiones principales: largo (a), ancho (b) y espesor (c). El diámetro geométrico medio (Dg) se calculó como la media geométrica de las tres dimensiones mediante la expresión de ^{Ordóñez et al. (2012)}:

$Dg={\left(abc\right)}^{1/3}$

Densidad aparente. Se calculó por el procedimiento de prueba de peso estándar (^{Ghodki y Goswami 2016}). Se utilizó para ello una probeta de 250 mL, en la cual se dejaron caer, a velocidad constante, semillas de palmiche a una altura de 10 cm desde el borde superior de esta. Este proceso se realizó hasta alcanzar la línea que representa los 200 mL. La masa del palmiche en el recipiente se dividió por el volumen del cilindro representado por la probeta. El cálculo se realizó mediante la ecuación siguiente:

$\delta aparente=\frac{Mrl-Mrv}{Vr}$

Donde:

Mrl	- masa del recipiente lleno
Mrv	- masa del recipiente vacío
Vr	- volumen del recipiente

Densidad real. Se cuantificó por picnometría líquida (picnómetro tipo MC, de 50 mL) en una balanza analítica de precisión 0.0001 g. Se aplicó la ecuación descrita por ^{Cerón Cárdenas et al. (2015)}:

$\delta real=\frac{(wps-wp)}{\left(wpl-wp\right)-(wpls-wps)}pl$

Donde:

wps	- masa del picnómetro con la muestra
wp	- masa del picnómetro vacío
wpl	- masa del picnómetro con el líquido
wpls	- masa del picnómetro con la muestra y el líquido
pl	- densidad del líquido

Cálculo de la porosidad. Se calculó a partir de los valores de la densidad real y la densidad aparente, según ^{Mohsenin (1970)}:

$\epsilon =\left(1-\frac{\delta aparente}{\delta real}\right)*100$

Donde:

𝜺	- porosidad, %
δ aparente	- densidad aparente en g/mL
δreal	- densidad real en g/mL.

Composición química. Se determinó el contenido de materia seca (MS), cenizas, proteína bruta (PB) y extracto etéreo (EE), según la metodología de la ^{AOAC (2019)}. Se utilizó el método de van ^{Soest et al. (1991)} para realizar el fraccionamiento fibroso: fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA), lignina y hemicelulosa. Se realizaron seis determinaciones experimentales por tratamiento.

Análisis estadístico. Para el análisis de los datos se utilizó la metodología propuesta por ^{Gómez (2019)}. Se probaron los supuestos normalidad de los errores por la dócima ^{Shapiro y Wilk (1965)}. Se aplicó el análisis de correlación de Pearson y esfericidad de ^{Mauchly (1940)} para las variables pérdida de peso y temperatura. Estas incumplieron con los supuestos, por lo que se utilizó el modelo lineal generalizado mixto, con medidas repetidas en el tiempo, con la ayuda del procedimiento Proc Glimmix del SAS. Ambas variables se ajustaron a la distribución Gamma, con función de enlace logarítmica. Se consideraron como efectos fijos el tratamiento, horarios y la interacción tratamiento por horario y como aleatorio, las repeticiones. Se probaron diferentes estructuras de varianza-covarianza. La de mejor ajuste para la variable pérdida de peso fue la simetría compuesta (CS) y para la temperatura, la Toeplitz (Toep). En los casos necesarios, la comparación entre medias se realizó con la dócima de rango fijo (^{Kramer 1956}) para P < 0.05 Para el procesamiento de los datos se utilizó el programa estadístico ^{SAS (2013)}, versión 9.3.

Para las variables físicoquímicas se realizó análisis de varianza, según diseño completamente aleatorizado, con cuatro tratamientos y seis repeticiones. La unidad experimental fue la bandeja. Las medias se compararon según ^{Duncan (1955)} para P < 0.05, cuando fue necesario. El procesamiento de los datos se realizó mediante el programa estadístico Infostat, según ^{Di Rienzo et al. (2012)}.

Resultados y Discusión

No hubo interacción significativa para la pérdida de peso entre los tratamientos estudiados y el tiempo de secado. Las tablas 1 y 2 muestran los efectos por separado, en los que no hubo diferencias entre tratamientos para pérdida de peso, en tanto que disminuyó el indicador al aumentar el tiempo de secado. Según ^{Tinoco y Ospina (2010)}, el agua de la muestra decrece linealmente, ya que existe una relación directa para su extracción del sólido, según el contenido de humedad de la semilla. La velocidad de extracción dependerá de la temperatura, humedad relativa y velocidad del aire (^{Prada et al. 2019}). El contenido de humedad se tiende a estabilizar en el tiempo. Sin embargo, en este experimento, no se llegó a los límites para que este indicador permaneciera constante, por lo que se requieren estudios posteriores para lograr la humedad óptima de almacenamiento.

Tabla 1 Pérdida de peso, según el método de secado. 

Indicador	Tratamientos			EE ± Sign
	Aire libre	Estufa 45 ºC	Secador solar
Pérdida de peso, kg	0.72 (2.05)	0.70 (2.01)	0.70 (2.01)	0.02 P = 0.6873

( ) Medias ajustadas a partir de la función de enlace

Tabla 2 Pérdida de peso, según el tiempo de secado. 

Indicador	Horario, h				EE± Sign
	0	24	48	72
Pérdida de peso, kg	0.92^a (2.51)	0.79^b (2.20)	0.64^c (1.89)	0.48^d (1.61)	0.02 P < 0.0001

^a,b,c,d Letras diferentes entre filas difieren a P < 0.05 (^{Kramer 1956})

() Medias ajustadas a partir de la función de enlace

En estudios realizados en Cuba acerca del comportamiento de la palma real se describe que su floración y fructificación ocurre durante todo el año. Sin embargo, son más significativas las que tienen lugar en los períodos de abril a agosto, y de octubre a febrero (^{Ly 2010}). Este experimento se realizó en el primer período, en el que además, la humedad relativa ambiental fue elevada (67%). Esto pudo influir en los resultados, pues el tiempo de secado demora más al estar el aire cercano a la saturación. Según ^{Fernández-Gómez et al. (2019)}, una de las condiciones esenciales para el secado de granos es la relación entre el contenido de humedad del producto y la humedad relativa del aire.

En lo que respecta a la temperatura en la cama, hubo interacción entre el método de secado y el horario de muestreo. Se observó aumento del indicador al incrementarse el tiempo de secado en los tres métodos (tabla 3). No obstante, los valores más elevados fueron con el secador solar. Similares resultados obtuvieron ^{Prada et al. (2019)}, al secar granos de café. Según estos autores, en la medida que la temperatura es mayor, aumenta la energía cinética de las moléculas de agua localizadas en la superficie del grano y, como consecuencia, el agua se evapora porque vence las fuerzas intermoleculares de la fase líquida. En el proceso es importante prestar atención a la temperatura de secado, ya que influye de forma decisiva en la temperatura de la semilla, pues según su valor y el tiempo de exposición se puede tornar inadecuada e influir negativamente en la calidad molinera, lo que afecta la disponibilidad de granos con calidad y su composición química (^{Fernández-Gómez et al. 2019}).

Tabla 3 Variación de la temperatura, según método de secado y horario de muestreo. 

Horario (h)	Tratamientos			EE ± Sign
	Aire libre	Estufa 45 ºC	Secador solar
0	3.24^g (25.52)	3.27^g (26.22)	3.31^f (27.49)	0.01 P < 0.0001
24	3.39^e (29.58)	3.43^cd (31.01)	3.57^a (35.45)
48	3.39^de (29.70)	3.43^cd (31.00)	3.51^b (33.55)
72	3.45^c (31.61)	3.42^cde (30.49)	3.55^ab (34.67)

^{a,b,c,d,e,f,g} Letras diferentes difieren a P < 0.05 (^{Kramer 1956})

() Medias ajustadas a partir de la función de enlace

La figura 1 muestra el diámetro geométrico y el peso de 1000 semillas. No se observaron diferencias entre métodos. Sin embargo, ambos indicadores disminuyen con respecto a la muestra fresca. ^{Ordóñez et al. (2012)} sugieren que el contenido de humedad influye en estas propiedades físicas, por lo que fue lógico observar la superioridad del control con respecto al resto de los tratamientos. Los valores obtenidos en este estudio se encontraron en el rango informado por los autores citados, quienes trabajaron con el maíz colorado duro. También coincidieron con lo referido por ^{Cerón Cárdenas et al. (2015)} para semillas de arvejas (Pisum sativum L.). Estos resultados se pueden relacionar con los observados en las tablas 1 y 2, ya que si bien el método no influyó, sí lo hizo el tiempo de secado, pues quedó humedad en la semilla, y esta puede ser la causa de que no se haya observado diferencias en ambos indicadores.

^a,b Letras diferentes difieren a P < 0.05 (^{Duncan 1955})

Figura 1 Diámetro geométrico (EE ± 0.076, P = 0.0001) y peso de 1000 semillas (EE ± 0.013, P < 0.0001), según el método de secado y la muestra fresca. 

La figura 2 muestra la densidad aparente y real de los frutos de palmiche. Sólo se observaron diferencias entre los tratamientos con respecto a la muestra fresca para el primer indicador. La densidad aparente representa el peso de un hectolitro de semilla, que incluye el volumen de aire que encierran los espacios intergranulares (^{Ordóñez et al. 2012}). Por esta razón, la muestra fresca, donde la semilla tiene mayor tamaño y humedad, posee menor capacidad de compactación, y aumenta el indicador con respecto a la muestra seca en los diferentes métodos.

^a,b Letras diferentes difieren a P < 0.05 (^{Duncan 1955})

Figura 2 Densidad aparente (EE ± 0.007, P < 0.0001) y real (EE ± 0.033, P = 0.8608), según método de secado utilizado y la muestra fresca. 

Hubo disminución de la porosidad en la muestra fresca con respecto a los diferentes métodos de secado (figura 3). Este resultado se relaciona con el observado en la densidad aparente que, a su vez, varía según la proporción de semilla en masa con respecto al volumen total, como lo describen las ecuaciones de cálculo. Asimismo, al poseer las semillas frescas mayor contenido de agua, su diámetro geométrico es mayor, por lo que disminuye esta propiedad. ^{Asoegwu et al. (2006)} observaron que este proceso ocurre de igual modo en el frijol oleaginoso africano.

^a,b Letras diferentes difieren a P < 0.05 (^{Duncan 1955}) EE ± 1.17, P < 0.0001

Figura 3 Porosidad según método de secado empleado y la muestra fresca.  

La tabla 4 muestra la composición química del palmiche, según el método de secado utilizado y la muestra fresca. La proteína bruta se redujo con respecto a la muestra fresca en el secado al aire libre, con valores intermedios para el secador solar, y ambos no difirieron de la estufa a 45 ºC. Los valores se encuentran en el rango informado por ^{Caro et al. (2015)} y ^{Arias et al. (2016)}, quienes estudiaron la composición química del palmiche en seis provincias occidentales y centrales de Cuba.

Tabla 4 Composición química del palmiche, según el método de secado utilizado y la muestra fresca 

Indicadores, %	Muestra fresca	Estufa 45 ºC	Aire libre	Secador solar	EE ± Sign
MS	97.06^a	98.77^b	98.82^bc	99.27^c	0.15 P < 0.0001
Cenizas	5.24	5.55	5.56	5.67	0.11 P = 0.0591
PB	7.76^c	6.97^ab	6.86^a	7.18^b	0.10 P < 0.0001
EE	17.06^ab	15.84^b	17.91^a	17.43^a	0.44 P = 0.0214
FDN	77.78	75.66	77.04	77.23	0.61 P = 0.1171
FDA	58.26^a	53.32^b	53.36^b	55.07^b	0.78 P = 0.0006
Lignina	12.71^a	9.08^b	8.63^b	10.40^b	0.58 P = 0.0003
Celulosa	44.68	42.57	43.10	42.82	0.71 P = 0.1849

^a,b,c Letras diferentes entre filas difieren a P < 0.05 (^{Duncan 1955}).

El extracto etéreo aumentó con el secador solar y al aire libre en comparación con la estufa a 45 ºC. La muestra fresca no difirió del resto de los tratamientos. La superioridad de esta fracción con ambos métodos muestra que el proceso de secado fue apropiado para la fuente en estudio, ya que no permitió la volatilización de estos componentes. Los valores resultaron ligeramente inferiores a los informados por ^{Oliva et al. (2018)} (20, 26 %), lo que se puede relacionar con los lugares de procedencia de la semilla y el proceso de manipulación. En el presente estudio se utilizaron las semillas después que se separaron de la rama, mientras que estos autores las desprendieron de forma manual, por lo que la humedad fue mayor.

No se observaron diferencias entre tratamientos para la FDN y la celulosa. Sin embargo, hubo reducción del contenido de FDA y lignina en el proceso de secado en comparación con la muestra fresca. A diferencia de los dos primeros, estos últimos componentes son poco digeridos por los animales monogástricos (^{Dihigo et al. 2008}), por lo que los métodos que se utilizaron resultan beneficiosos para el uso nutritivo de este producto en la alimentación de estas especies, al disminuir su composición.

La composición química fue mejor con el uso del secador solar con respecto al resto de los métodos de deshidratación utilizados. En el mismo tiempo se alcanzaron mayores valores de materia seca, lo que contribuye a una mayor calidad nutritiva de la semilla. Si a esto se suman los beneficios económicos y ambientales que describe ^{Prada et al. (2019)} para este método de secado, se puede considerar la mejor opción para deshidratar las semillas de palmiche en un sistema de producción alternativo.

Los resultados permiten concluir que el método de deshidratación no influyó en la pérdida de peso ni en las propiedades físicas de las semillas de palmiche. Sin embargo, de los tres métodos estudiados, el uso del secador solar favorece la composición química del grano.

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Recibido: 02 de Febrero de 2020; Aprobado: 15 de Marzo de 2020

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