Impacto del estrés hídrico en parámetros cualitativos y sensoriales de almendra hidroSOStenible obtenida mediante estrategias de riego deficitario

Autores:
L. Lipan1, I.F. García–Tejero2, S. Gutiérrez–Gordillo2, V.H. Durán Zuazo3, M. Corell4, A. Moriana4, A.A. Carbonell–Barrachina1

(1) Universidad Miguel Hernández de Elche, Escuela Politécnica Superior de Orihuela, Dpto. de Tecnología Agroalimentaria. Orihuela, Alicante.
(2) Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria. Centro IFAPA “Las Torres”. Alcalá del Río, Sevilla.
(3) Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria. Centro IFAPA “Camino de Purchil”. Granada.
(4) Dpto. de Ciencias Agroforestales, ETSIA, Universidad de Sevilla.

RESUMEN

La escasez de agua requiere un equilibrio entre la productividad y el uso sostenible de recursos hídricos. El almendro es un cultivo tolerante a la sequía y con cierta cantidad de agua se pueden obtener rendimientos sostenibles y competitivos. El riego deficitario controlado (RDC) permite reducir el aporte de agua cuando el almendro es menos sensible al estrés hídrico, y podría promover pérdidas mínimas de producción y almendras hidroSOStenibles con mayor contenido de compuestos bioactivos. Este estudio evalúa los efectos del RDC en producción y calidad de almendras de las variedades Vairo y Guara. Los resultados demostraron que la producción de ambas no fueron afectadas por el RDC y generaron almendras con calidad similar al control, excepto algunos azúcares, minerales y ácidos grasos poliinsaturados esenciales que aumentaron en almendras hidroSOStenibles. En términos de calidad sensorial RDC incrementó el dulzor y sabor a las almendras cv. Guara y las de cv. Vairo no fueron afectadas.

Palabras clave: Calidad de almendras, Estrés hídrico, Cultivos hidrosostenibles, Compuestos bioactivos.

ABSTRACT

Impact of water stress on qualitative and sensorial parameters of hydro–SOStainable almond obtained through deficit irrigation strategies. Water scarcity requires a balance between productivity and the sustainable use of water resources. The almond tree is a drought tolerant crop and with a certain amount of water sustainable and competitive yields can be obtained. Controlled deficit irrigation (CDI) reduces the water supply when the almond is less sensitive to water stress, and could promote minimal production losses and hydroSOStainable almonds with a higher content of bioactive compounds. This study evaluates the effects of CDI on production and almond quality of Vairo and Guara varieties. The findings showed that both productions were not affected by the CDI and obtained almonds had similar quality respect to the control, except for some sugars, minerals and essential polyunsaturated fatty acids that augmented in hydroSOStainable almonds. In terms of sensory quality, CDI increased the sweetness and flavor of almonds cv. Guara and those of cv. Vairo were not affected.

Key words: Almond quality, Water stress, hydroSOStainable crops, Bioactive compounds.

La escasez de agua es uno de los grandes problemas a nivel global que, sin cambios en nuestros hábitos, podría aumentar un 50% para 2030 según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, 2019). Es de sobra sabido que el sector agrario es el mayor usuario de agua (70–95%) a nivel mundial, y además el más vulnerable a la situación creciente de escasez de recursos hídricos y escenarios futuros de cambio climático (García–Tejero et al., 2014). En este sentido, las prácticas agrícolas no sostenibles en relación al uso del agua amenazan la sostenibilidad de las zonas rurales directamente dependientes de la agricultura, más aún si cabe en áreas áridas y semiáridas donde la agricultura de regadío tiene un peso fundamental en el desarrollo económico y social, como es el caso del sur peninsular. Además de todo esto, el cambio climático tendrá un impacto significativo en la agricultura al aumentar la demanda de agua, limitar la productividad de los cultivos y reducir la disponibilidad de recursos hídricos en áreas donde el riego es más necesario o tiene una ventaja comparativa (García–Tejero et al., 2014). En este contexto, el enfoque que pueda darse a la nueva agricultura del siglo XXI va a ser clave para abordar estos desafíos, apostando por nuevas estrategias de gestión del agua, que permitan mantener la viabilidad de los agro–ecosistemas sin perder competitividad y ofreciendo respuestas suficientes a las demandas sociales (Mundiales, 2019) y, en caso concreto de los recursos hídricos, siendo capaces de gestionar dotaciones de riego acordes con las asignaciones de los planes de cuenca de las Confederaciones Hidrográficas (Lipan et al., 2018).

Dentro de las técnicas destinadas a mejorar la gestión sostenible de recursos hídricos limitados, el riego deficitario controlado (RDC) toma como punto de partida la aplicación de cantidades de agua inferiores a las requeridas por el cultivo. Con esta estrategia se tiene muy en cuenta la fenología del cultivo y tratando de minimizar las pérdidas de producción, inclusive permitiendo la obtención de determinados beneficios de interés comercial como puede ser la mejora de determinados aspectos relacionados con la calidad del producto final (Du et al., 2015; Lipan et al., 2019b). En el caso del almendro (Prunus dulcis Mill.), numerosos autores han discutido las ventajas de este cultivo como una alternativa viable en aquellas zonas tradicionalmente destinadas a la agricultura de regadío, pero que se encuentran en una situación de déficit hídrico estructural. En concreto, en el caso del almendro se ha podido comprobar que el periodo de llenado de grano (el cual coincide con los meses de mayor demanda evapotranspirativa) sería el menos susceptible a situaciones de estrés hídrico moderado, incluso si dichas situaciones se prolongan a lo largo de sucesivas campañas (Egea et al., 2013; Lipan et al., 2019b; Lipan et al., 2019c).

Sin embargo, hoy en día muy pocos trabajos han ido orientados a estudiar los posibles efectos del estrés hídrico en los principales parámetros de calidad de la almendra, siendo éste un aspecto clave a tener en cuenta con objeto de poder valorar los posibles beneficios o desventajas de este tipo de estrategias en los aspectos nutricionales y sensoriales del fruto. En esta línea, Lipan et al. (2018) definieron como frutos hidroSOStenibles aquellos que, habiendo sido obtenidos bajo estrategias de riego deficitario, mantenían unos índices de calidad aceptables, mejorándose incluso determinados indicadores bio–saludables, lo que ulteriormente se traduciría en un incremento del valor añadido del producto final (Figura 1). En otras palabras, un producto hidroSOStenible sería aquel que, proviniendo de cultivos desarrollados bajo estrategias de riego deficitario (RD), ha sido capaz de alcanzar unos índices de calidad superiores a los obtenidos bajo estrategias de riego convencionales, dando lugar a frutos con propiedades de suma importancia para la salud (Cano–Lamadrid et al., 2015; Carbonell–Barrachina et al., 2015; Sánchez–Rodríguez et al., 2019c).

 

Figura 1. Sello “HidroSOStenible” creado para alimentos obtenidos bajo prácticas eficientes de riego y con mejoras sustanciales en aspectos sensoriales y composición nutracéutica.

En este sentido, varios estudios han puesto de manifiesto la respuesta positiva a nivel de consumidor para este tipo de productos, concluyendo que el consumidor es ahora más consciente que nunca de la importancia del ahorro de agua, mostrando su disposición a pagar más por un producto hidroSOStenible, en comparación con otro obtenido bajo situaciones no limitantes de agua (Lipan et al., 2019a; Noguera–Artiaga et al., 2016; Sánchez–Rodríguez et al., 2019a). Por tanto, la hidroSOStenibilidad supone un incuestionable avance para el sector frutícola español en un escenario de escasez de agua y cambio climático, ya que potencia la implementación de un valor añadido a aquellos productos obtenidos bajo estrategias sostenibles de RD, permitiendo la adaptación a las nuevas demandas del consumidor, y garantizando la seguridad y calidad a lo largo de la cadena alimentaria. Y, fundamentalmente, permitiendo al agricultor obtener un producto con un alto valor añadido, que ayude a compensar las posibles pérdidas en producción derivadas de la implementación de estrategias de RD.

Teniendo en cuenta todas estas cuestiones, el objetivo principal del presente trabajo fue la evaluación de la respuesta de dos variedades de almendra (‘Vairo’ y ‘Guara’) sometidas a diferentes estrategias de RDC, desde el punto de vista de la calidad nutricional, funcional y sensorial de la almendra.

Material y métodos

Descripción del ensayo y tratamientos de riego

El estudio se realizó en 2 fincas comerciales localizadas en la provincia de Sevilla: i) Finca “La Florida” (Dos Hermanas), con árboles de 7 años de edad (cv. Vairo) a un marco de plantación de 8 x 6 m y riego localizado (año 2017); y ii) Finca “Montana de San José” con árboles cv. Guara de 11 años de edad, sobre marco 7 x 6 m y riego localizado (año 2018). 

Para ambas variedades se plantearon tres tratamientos de riego, los cuales se programaron de acuerdo con los valores registrados de potencial hídrico (Ψtallo y Ψhoja) medidos al mediodía hora solar, y de acuerdo con el diseño que se presenta en el Cuadro 1.

 

Cuadro 1. Diseño de tratamientos de riego empleados en el estudio.

Toma de muestras, análisis de calidad y estadístico

Al final de la campaña se controló la producción obtenida en cada uno de los tratamientos ensayados, secando las almendras al sol hasta alcanzar un contenido de humedad inferior al 5%. Una vez en laboratorio, las almendras fueron desgranadas, y los granos molidos, envasados al vacío y congelados hasta el momento del análisis (Figura 2).

Figura 2. Proceso de rotura, desgranado y molienda de la almendra.

En cuanto a los análisis del fruto; primeramente, se cuantificaron los aspectos morfológicos del fruto entero, y posterior al descascarado, los correspondientes a la semilla. En este último caso, además de peso y tamaño, también se midió el color y la textura instrumental (Figura 3).

Figura 3. Análisis físico y morfológico de las muestras de almendras.

Con respecto a los análisis químicos, estos incluyeron el análisis de cenizas; utilizando un horno mufla para la digestión de la muestra y posteriormente el contenido en minerales utilizando la espectroscopía de absorción y emisión atómica. Además de esto, se determinó la actividad antioxidante y fenoles totales mediante un espectrofotómetro. Los ácidos orgánicos y azúcares se midieron empleando la cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC); mientras que los ácidos grasos se determinaron utilizando la cromatografía de gases con un detector de ionización de llama (GC–FID) (Figura 4). Por último, se realizó un análisis sensorial descriptivo con panelistas profesionales pertenecientes al grupo de Calidad y Seguridad Alimentaria de la Universidad Miguel Hernández.

Figura 4. Análisis químico de las muestras de almendras: horno mufla para digestión (A), espectroscopía de absorción–emisión atómica (B), espectrofotómetro (C), HPLC (D), GC–FID (E) y Análisis sensorial descriptivo (F).

A partir de los resultados obtenidos se realizó un análisis descriptivo de los mismos, seguido de un test de homogeneidad de las varianzas y ANOVA, aplicándose un test de Tukey para la localización de las posibles diferencias en los tratamientos ensayados.

Resultados y discusión

Respuesta productiva a las diferentes dotaciones de riego

La Figura 5 recoge las dotaciones hídricas aplicadas y la respuesta productiva de cada una de las variedades ensayadas. Para el caso del cv. Vairo, al ser árboles de menor edad y por tanto un volumen de copa más reducido, las dotaciones hídricas del tratamiento Control–V estuvieron en torno a los 4.300 m3/ha, mientras que en el caso de RDCm–V y RDCs–V, éstas no superaron los 1.500 m3/ha (Figura 5A). Por el contrario, en el caso del cv. Guara, al tratarse de árboles con un porte muy superior, las dotaciones hídricas del tratamiento Control–G estuvieron alrededor de los 7.000 m3/ha; mientras que el tratamiento RDCm–G, recibió una dotación algo superior a los 5.500 m3/ha, mayor incluso a la aplicada para el caso de Control–V (Figura 5B). Por último, el tratamiento 150ETc–G recibió unos aportes vía riego por encima de los 10.000 m3/ha, muy en consonancia con las recomendaciones de riego para maximizar las producciones en las plantaciones de almendra (cv. Nonpareil) en California (Goldhamer y Fereres, 2017). Estas estrategias de riego permitieron ahorros de agua cercanos al 66% en cv. Vairo (Figura 5A) y 21% en cv. Guara (Figura 5B) respecto al Control–V y Control–G, respectivamente.

Figura 5. Volumen de agua de riego aplicado en las variedades ‘Vairo’ (A) y ‘Guara’ (B), producciones de almendra grano (C y D) y productividad del agua de riego (E y F).

Efectos de las dotaciones hídricas en los parámetros morfológicos de las variedades estudiadas

A diferencia de lo ocurrido en términos de producción, llama la atención los efectos derivados de los tratamientos de riego en relación con los aspectos morfológicos de las mismas (Figura 6). En este sentido, se observaron descensos significativos en el tratamiento RDCs tanto en el peso como en el tamaño en la almendra para cv. Vairo (Figura 6A), mientras las estrategias de RDCm en ambas variedades mantuvieron valores relativos al tamaño del fruto similares al control, e incluso con ligeras mejoras en alguno de los parámetros considerados.

Figura 6. Valores relativos de los parámetros morfológicos considerados para cv. Vairo (A) y cv. Guara (B), tomando como referencia el valor correspondiente al tratamiento que ofreció el mejor de los resultados.

Además de esto, llama la atención que para el caso de la variedad ‘Guara’, a pesar de no detectarse mejoras significativas en términos de la producción total en el tratamiento 150ETc, sí que se observaron mejoras significativas en los parámetros morfológicos considerados, con mayores tamaños tanto en almendra cáscara como en el grano (Figura 6B).

Efectos de las dotaciones hídricas en la composición química de la almendra

En términos generales los resultados no mostraron grandes diferencias entre los tratamientos deficitarios y el control, si bien si merece destacar algunas mejoras sustanciales en algunos de ellos. Así, en cuanto al contenido mineral de la almendra, a pesar de no observarse efecto significativo en ninguno de los elementos determinados, sí que se pudo observar una tendencia creciente en determinados elementos como el Ca (Figura 7A) en ambas variedades estudiadas, o el Fe y Zn en el caso de cv. ‘Vairo’ (Figura 7B).

Figura 7. Contenido de Ca, Mg y K (A) y de Fe, Cu, Mn y Zn (B) en almendras de las variedades estudiadas.

Por otra parte, tanto la actividad antioxidante como el contenido en fenoles totales fueron similares para los tres tratamientos en este estudio (Figura 8). A pesar de ello, varios estudios publicados, tanto en almendra como en aceitunas, comino o tomates, relativos al efecto del déficit hídrico en dichos parámetros afirman que hay una correlación directa entre el estrés creado en la planta y el aumento de fenoles totales (Bettaieb Rebey et al., 2012; Lipan et al., 2019c; Sánchez–Rodríguez et al., 2010; Sánchez–Rodríguez et al., 2019b). Este fenómeno ocurre debido a la producción de radicales libres, generados en las plantas en condiciones de estrés, por lo que se protegen activando el sistema de defensa antioxidante. La actividad de los antioxidantes de bajo peso molecular puede inhibir con éxito los radicales dañinos, por lo tanto, prevenir el daño por restricciones de agua. Aun así, si el estrés es muy severo (por ejemplo, para niveles de Ψtallo < – 4.0 MPa en aceitunas el contenido en fenoles totales comienza a disminuir (Sánchez–Rodríguez et al., 2019b), y de ahí la importancia de establecer los valores mínimos de estrés hídrico, para mejorar la calidad del fruto.

Figura 8. Actividad antioxidante (ABTS+) y contenido en fenoles totales (CFT) en los diferentes tratamientos de riego y variedades estudiadas.

En nuestro caso se pudo comprobar que, valores de Ψtallo de hasta –2.0 MPa en cv. ‘Vairo’ y de Ψhoja de hasta –1.8 MPa en cv. ‘Guara’ no afectarían sustancialmente en el contenido de fenoles totales. Además de ello, cabe destacar la diferencia en términos varietales, siendo ‘Guara’ el cultivar con una mayor actividad antioxidante y un contenido en fenoles totales más alto en comparación con ‘Vairo’, evidenciando la necesidad de desarrollar este tipo de estudios en diferentes variedades con objeto de poder determinar los efectos del estrés hídrico en los diferentes cultivares de almendra.

En cuanto al contenido de ácidos orgánicos y azúcares se puede observar que cv. ‘Vairo’ presentó un contenido más alto en ácido málico, sacarosa, glucosa y fructosa, mientras que solamente mostró trazas de oxálico, fumárico, maltoheptosa y maltotriosa; mientras que cv. ‘Guara’ mostró contenidos significativamente mayores oxálico, maltoheptosa y maltotriosa (Figura 9A). Con relación al tratamiento de riego, el contenido total de ácidos orgánicos y azúcares en el caso de cv. ‘Guara’ fue similar en los tres tratamientos estudiados, tanto en caso del tratamiento de RDCm como en el sobre regado, muy similar a lo observado en los diferentes tratamientos de riego aplicados en el caso de cv. Vairo (Figura 9B).  Más concretamente, se observó un aumento de glucosa en cv. Vairo bajo condiciones de estrés hídrico moderado y un descenso en el contenido de sacarosa en cv. Guara en el tratamiento sobre regado. El aumento en el contenido de glucosa bajo condiciones de estrés hídrico es un fenómeno que se debe al ajuste osmótico y podría también aumentar el dulzor de estas almendras. Este fenómeno puede activarse mediante la acumulación de solutos ricos en grupos hidroxilo, como azúcares, en el citoplasma de la fruta y actuar como un mecanismo para hacer frente a la escasez de agua (Lipan et al., 2019c).

Figura 9. Contenido de ácidos orgánicos y azúcares por variedad (A) y su contenido por efecto de tratamientos de riego (B).

En cuanto a la fracción lipídica, esta es mayoritaria entre los macronutrientes de las almendras, con un porcentaje que oscila entre un 44 y un 61%, dependiendo principalmente de la variedad, pero también de la zona geográfica y las condiciones climáticas (Yada et al., 2011). La fracción lipídica principalmente se caracteriza por un contenido elevado en ácidos grasos monoinsaturados (AGM) y poliinsaturados (AGP) lo que supone una alta calidad tecnológica, nutritiva y funcional. La Figura 10A muestra el perfil de los ácidos grasos mayoritarios encontrados en las dos variedades estudiadas. Como se puede observar, el AGM oleico es el compuesto mayoritario en la almendra, seguido por AGP linoleico, palmítico, esteárico y palmitoleico. En el presente estudio pudimos observar que el RDC no afectó la calidad lipídica de la almendra (Figura 10B), observándose de hecho mejoras en el perfil de ácidos grasos en ambas variedades (Figura 10). El ácido graso omega 6 (Linoleico), el omega 3 (a–Linolénico) y el omega 9 (Eicosatrienoico) aumentaron su contenido en las almendras cultivadas en condiciones de RDCm en ambas variedades, evidenciando las propiedades funcionales de las almendras obtenidas mediante el empleo de este tipo de estrategias, ya que estos compuestos son esenciales para un buen funcionamiento del organismo humano debido a que no pueden ser sintetizados por el mismo, siendo la dieta la fuente de ingesta.

Figura 10. Perfil de ácidos grasos en las variedades y tratamientos estudiados (A) y contenido total de ácidos grasos saturados (AGS), monoinsaturados (AGM), poliinsaturados (AGP) y totales (B).

Finalmente, tras el análisis sensorial descriptivo se concluyó que tanto el RDCm en ambas variedades como el RDCs en el caso de cv. Vairo no cambiaron la calidad sensorial de la almendra, está teniendo un perfil similar al control en el caso de cv. Vairo. Además, el RDCm en cv. Guara aumentó la intensidad del dulzor y el sabor a almendra coincidiendo dichos resultados con los obtenidos en otros estudios recientemente publicados sobre el efecto del riego en la preferencia del consumidor, en donde se pudo determinar que la preferencia hacia una almendra hidroSOStenible era significativamente mayor, especialmente por el mayor dulzor y sabor a almendra (Lipan et al., 2019a).

Conclusiones

El uso sostenible del agua en la agricultura a través de la introducción de cultivos tolerantes a la sequía y la implementación de estrategias de riego deficitario podrá verse justificada siempre y cuando se pueda conseguir paliar las posibles pérdidas en producción con la conservación e incluso mejora de las propiedades organolépticas y nutracéuticas del producto final. En este sentido, este trabajo ha puesto en evidencia que el riego deficitario controlado en el cultivo del almendro durante el periodo de llenado de grano no provoca pérdidas ni en la producción ni en la calidad final del producto cosechado, incluso hay mejoras significativas en parámetros determinantes como son el perfil graso de las almendras, el contenido en determinados azúcares o la calidad sensorial de las mismas. Estos resultados manifiestan la importancia de poner en valor productos hidroSOStenibles que han sido obtenidos mediante estrategias de riego deficitario, apostando por la conservación de los recursos hídricos, la adaptación a escenarios presentes y futuros de cambio climático. Además, la puesta en valor no solo del producto desde un punto de vista medioambiental, sino también en términos de su calidad final, aumentando por tanto la sostenibilidad y la competitividad del sector almendrero español.

Figura 11. Análisis sensorial en los tratamientos control y deficitario moderado de las variedades ‘Vairo’ (A) y ‘Guara’ (B), respectivamente.

Agradecimientos

La autora S. Gutiérrez–Gordillo tiene un contrato cofinanciado por el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (FPI–INIA 2016) y el Fondo Social Europeo (FSE) “El Fondo Social Europeo invierte en tu futuro”. Este trabajo ha sido financiado en parte por los siguientes proyectos de investigación: “INNOVA–Clima: Impacto del cambio climático y medidas de adaptación (AVA.AVA2019.051)”, con el Programa de Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica para el periodo 2019–2021 “Andalucía se mueve con Europa”, y “Sostenibilidad de las dotaciones legales de agua en cultivos leñosos. Estrategias para la obtención de productos hidroSOStenibles saludables y adaptados al mercado europeo (hydroSOS mark)” entre la Universidad Miguel Hernández de Elche (AGL2016–75794–C4–1–R, hydroSOS foods) y la Universidad de Sevilla (AGL2016–75794–C4–4–R) (AEI/FEDER, UE).

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