La dureza de la cáscara y el rendimiento en pepita en la almendra
J. Fornés i Comas1, R. Socias i Company2, J.M. Alonso Segura2
(1) Departament de Geografia, Universitat de les Illes Balears, Palma, Mallorca.
(2) Unidad de Hortofruticultura, Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón (CITA), Zaragoza.
Publicado en Revista de Fruticultura nº68
RESUMEN
La dureza de la cáscara se midió por medio de un ensayo de compresión en un conjunto de 54 variedades de almendro, la mayoría de ellas procedentes de la isla de Mallorca. La carga de rotura de la cáscara osciló entre 58 N en ‘Nonpareil’ y 1415 N en ‘Alzina’, mostrando una gran variabilidad, obteniendo 22 grupos al realizar el análisis de comparación de medias de las cargas de rotura en las distintas variedades. Estos resultados confirman que este método de medida de la dureza de la cáscara es adecuado gracias a su sencilla reproducibilidad y a la pequeña varianza de las medidas de carga de rotura para cada variedad. Aunque se ha correlacionado negativamente la dureza de la cáscara con el rendimiento en pepita, este estudio ha permitido observar la existencia de variedades de cáscara dura y elevado rendimiento en pepita. La dureza de la cáscara parece ser una variable independiente del rendimiento en pepita, así como del peso del fruto y de la pepita. Finalmente, la gran variabilidad encontrada en la dureza de la cáscara en este conjunto de variedades pone de manifiesto la necesidad de revisar las variedades de referencia de dureza de la cáscara en el almendro, ya que se han encontrado variedades con dureza de la cáscara muy superior a las variedades referencia para el mayor nivel de su expresión.
Palabras clave: Prunus amygdalus, Almendro, Endocarpio, Dureza de la cáscara, Fuerza de rotura.
ABSTRACT
Shell hardness and shelling percentage in almond. Shell–cracking charge was measured in a set of 54 almond cultivars, most of them from the autochthonous germplasm of Majorca, through a compression test. The shell–cracking charge ranged from 58 N in ‘Nonpareil’ to 1415 N in ‘Alzina’, showing the large variability of shell hardness in almond nuts, obtaining 22 groups after the mean comparison analysis of the shell cracking charge in the different varieties. The results confirmed the suitability of this method for estimating shell hardness due to its reproducibility and small variance within cultivars. Although shell hardness has been negatively correlated with shelling percentage, our results show the existence of varieties with high shell hardness and high shelling percentage Shell hardness seems to be an independent variable to the shelling percentage, nut weight and kernel weight. Additionally, our results show that the reference varieties for high shell hardness need to be revised, since much higher shell hardness values have been found within the set of varieties studied.
Key words: Prunus amygdalus, Almond, Endocarp, Shell hardness, Cracking charge.
El fruto del almendro es una drupa que consiste en tres componentes principales: la corteza exterior o pericarpio, la cáscara intermedia o endocarpio y la pepita interior o semilla. La corteza es una capa fibrosa formada por el exocarpio y el mesocarpio, equivalente a la pulpa de las frutas de hueso y que se abre en el momento de la madurez para mostrar la cáscara. La cáscara consiste en el endocarpio, compuesto principalmente por celulosa, hemicelulosa y lignina. La cáscara envuelve la semilla o pepita, que es la parte comercial del fruto. Por ello, la atención de todo el sector de la almendra (productores, comerciantes, industriales, así como los investigadores) se ha dirigido al estudio de la pepita, quedando en segundo plano la corteza y la cáscara debido a su menor importancia económica, aunque recientemente ha aumentado el interés en su posible utilización.
La dureza de la cáscara muestra una gran variabilidad entre las diferentes variedades de almendro, desde las variedades mollares a las de cáscara muy dura. La morfología de la cáscara es también muy variable, con una gran diversidad de formas y tamaños y con la presencia de diferentes modificaciones, como surcos y poros, una quilla más o menos pronunciada en la sutura ventral, y un ápice más o menos puntiagudo. Cuando la profesora Gülcan definió en 1981 los descriptores del almendro, estableció nueve grados de expresión de la dureza de la cáscara (1 extremadamente dura, 3 dura, 5 intermedia, 7 blanda y 9 muy blanda) definidos por la facilidad de rotura de la cáscara, desde la mayor facilidad de rotura, con la simple presión de los dedos, a la máxima dificultad de la rotura, necesitando un martillo para su rotura. Por otro lado, la dureza de la cáscara se ha relacionado con el rendimiento en pepita, desde menos del 20% en cáscaras muy duras a más del 60% en las mollares. Por ello también se han definido cinco clases de dureza según el rendimiento en pepita (RP): muy dura (RP: < 30%), dura (RP: 30–40%), semidura (RP: 40–50%), blanda (RP: 50–60%) y muy blanda (RP: > 60%). Ambos caracteres tienen un importante determinismo genético con una variación continua y están afectados por el medio ambiente (nivel de cosecha, condiciones de cultivo, año, localidad, etc.), características normales de los caracteres cuantitativos, aunque el investigador francés Charles Grasselly también sugirió un componente cualitativo para su transmisión. Además, la Unión Internacional para la Protección de Nuevas Variedades de Plantas (UPOV) ha expresado la dureza de la cáscara como la resistencia de la cáscara a la rotura, con cinco grados de expresión (1 ausente o muy débil, 2 débil, 3 mediana 4 fuerte, y 5 muy fuerte).
La preferencia para cada tipo de cáscara depende de las condiciones de cultivo y de la industria predominante en la zona. En la cuenca mediterránea se prefieren las variedades de cáscara dura porque éstas parecen más adaptadas a las condiciones de cultivo en secano y son más resistentes, tanto a la depredación por pájaros y roedores como a la penetración por larvas de insectos que dañan la pepita. Además, las almendras de cáscara dura pueden almacenarse por más tiempo sin demasiados problemas de enranciamiento y de secado, permitiendo así su comercialización a lo largo de la campaña. Las descascaradoras de la zona mediterránea están por ello adaptadas a las almendras de cáscara dura, utilizando martillos, siendo completamente diferentes de las descascaradoras de almendras mollares, basadas en rodillos, como sucede en California y en las otras zonas de cultivo con variedades mollares, como son la mayoría de las regiones productoras del hemisferio sur.
La cáscara puede utilizarse como combustible por su elevado poder calórico, a veces en las mismas plantas descascaradoras para calentar el agua del repelado de las pepitas. También se utiliza para producir tableros y carbón activo y, reducida a polvo, para pulimentar metales y como colorante natural de la lana. Hay nuevas líneas de investigación para aumentar sus posibles utilizaciones, como inclusiones orgánicas en cerámicas porosas, como aditivos en la perforación de pozos y como substrato en cultivos hidropónicos. Los carbohidratos de la cáscara de la almendra son principalmente celulosa y hemicelulosa, pero también contiene taninos, pectina y mucílago, constituyendo una fuente potencial de productos químicos industriales. El elevado contenido en xilano de las cáscaras de almendra las convierte en un substrato adecuado para la producción de xilosa, furfural o para su fraccionamiento en celulosa, pentosanos y lignina. Generalmente las cortezas y las cáscaras de almendra se consideran un producto de desecho y se pueden utilizar como acolchado, devuelto a la plantación, así como combustible. Se han señalado varios compuestos de potencial antimicrobiano, lo que podría afectar a la ecología del suelo de la plantación, si se consigue que las futuras variedades acumulen estos compuestos en suficiente cantidad.
La dureza de la cáscara es función de la proporción de celulosa, hemicelulosa y lignina, como principales componentes de la cáscara, pero también de la morfología de la cáscara, el contenido en fibra y la adherencia de la corteza exterior a la cáscara. La dureza de la cáscara se relaciona con su resistencia a la rotura con la mano o con un martillo (medida subjetiva) o con un texturómetro (medida objetiva). El rendimiento en pepita es un carácter complejo que resulta del ratio entre el peso de la pepita y el peso total del fruto (cáscara y pepita). Ambos caracteres son muy importantes en el procesado industrial. La dureza de la cáscara y el rendimiento en pepita están normalmente correlacionados, ya que generalmente cuanto mayor es la masa de la cáscara mayor es su dureza y menor es el rendimiento en pepita y viceversa. Como la dureza de la cáscara ha mostrado una correlación elevada con el rendimiento en pepita, la dureza también se ha expresado a menudo como rendimiento en pepita porque este porcentaje se obtiene fácilmente, aunque esta correlación no es absoluta. Sin embargo, ambos caracteres son diferentes y es posible encontrar variedades de cáscara dura y fina con un elevado rendimiento en pepita, una combinación de caracteres deseable desde el punto de vista de la mejora y de la industria. Entre las variedades de cáscara dura, aquéllas que tengan una corteza y una cáscara finas serían muy interesantes desde el punto de vista productivo porque serían más eficientes en la utilización de insumos, como los macroelementos necesarios para producir una determinada cosecha. Igualmente la producción de este tipo de variedades implicaría un ahorro en el transporte, ya que para una determinada masa de pepita, el volumen y la masa de fruto en cáscara serían menores.
El conocimiento de la dureza de la cáscara es esencial para un descascarado realmente eficaz. Sin embargo, la medida objetiva de esta dureza mediante un texturómetro no se ha descrito con todo detalle, además de llevarse a cabo en un número reducido de variedades o en poblaciones de un mismo origen genético, con lo cual no se ha obtenido un reflejo fiel de la variabilidad de este carácter presente en el almendro. Estas mediciones, además, pueden no ser totalmente objetivas, especialmente cuando se estudian variedades de cáscara blanda. Por ello, nuestro objetivo fue el análisis de la dureza de la cáscara de un grupo de variedades mediante un método objetivo y con un elevado número de muestras con elevada heterogeneidad, con el fin de determinar su utilidad en la medida de la dureza.
Material vegetal
El estudio se llevó a cabo con 54 variedades de almendro, la mayoría de las cuales proceden del germoplasma autóctono de la isla de Mallorca, aunque también se incluyeron algunas otras variedades como referencia (Cuadro 1). La mayoría de variedades se encontraba presente con tres árboles en la colección de la finca de Sa Canova (Sa Pobla, Mallorca), injertados sobre el patrón INRA GF–677, mantenida de acuerdo con los cuidados culturales normales en plantaciones comerciales de almendro. Esta colección procede de la establecida en la Granja Experimental de la Ciutat de Mallorca durante los años 1950 y 1960, incrementada por introducciones posteriores de Joan Rallo. También se incluyeron muestras de árboles singulares, identificados por prospección propia y vegetando en su localización original, además de unas variedades de colecciones exteriores, utilizadas como referencia. El germoplasma del almendro de Mallorca, como mostró Pere Estelrich en su libro de 1907, presenta una gran variabilidad, además de presentar algunas interesantes peculiaridades genéticas.
Cuadro 1. Origen y caracteres del fruto de las 54 variedades de almendro estudiadas para la determinación de la dureza de la cáscara (sigue).
Cuadro 1. (continuación).
El estudio se llevó a cabo con la cosecha de 2017. Las almendras se recogieron una vez maduras, cuando la corteza o pericarpio estaba totalmente seco, abierto ya para mostrar la cáscara o endocarpio y con una fácil abscisión del pedúnculo. Se recogieron muestras de 100 almendras del conjunto de los tres árboles diferentes de cada variedad, en los casos en que fue posible. Antes de cualquier medida, las almendras se dejaron en una sala de secado hasta un nivel constante de humedad (≈ 6%), ya que una humedad uniforme en todas las muestras es esencial para la comparación de las mediciones de la dureza, debido a que la fuerza de ruptura disminuye con un aumento de la humedad, tanto en la almendra como en otros frutos secos y en granos de cereal.
La fuerza de rotura de la cáscara (FRC) se midió mediante el instrumento de ensayo de compresión Z100 de Zwick (Ulm, Alemania), equipado con una célula de carga de 100 KN (Figura 1). La fuerza de rotura se estimó en 10 almendras por variedad. Cada almendra por separado se colocó sobre una plancha metálica estacionaria en la base del instrumento Z100 de tal manera que el plano de sutura de la almendra fuera paralelo a la base y perpendicular a la dirección de la fuerza de compresión. La ejecución de la rotura se empezó desde arriba, aplicando primero una precarga de 2N, y después una velocidad de compresión de 25 mm min–1. Así la almendra recibió la fuerza perpendicularmente a la sección transversal. La fuerza de rotura de la cáscara se definió como la fuerza necesaria para romper la cáscara y se midió como la fuerza máxima durante el ensayo de compresión.
Figura. 1. Detalle de una almendra entre los planos paralelos del aparato de compresión Z100 de Zwick durante la medida de la dureza de la cáscara.
El final de la medida se consideró cuando la fuerza de compresión alcanzó el 60% del valor máximo medido durante el ensayo, con un recorrido límite de 3 mm (Figura 2), ya que los ensayos previos habían indicado que antes de alcanzar este valor la cáscara ya se rompía en las variedades de cáscara dura. Para las variedades de cáscara blanda, el final de la medida se decidió cuando después de una disminución brusca de la fuerza se observó que ésta se mantenía constante, seguida por una fuerza ascendente, ya que entonces la presión ya no se aplicaba a la cáscara, sino a la pepita.
Figura. 2. Dinámica de la fuerza de compresión durante el ensayo de la muestra de la variedad ‘Verdereta’ de cáscara dura.
Rendimiento en pepita
Una muestra aleatoria de 50 almendras de cada variedad se pesó en una balanza electrónica AND Fx–2000 (Japón). Una vez descascaradas, las pepitas también se pesaron y se calculó el rendimiento en pepita (RP), como porcentaje entre ambos pesos. También se obtuvieron el peso medio de la almendra (MA) y de la pepita (MP).
Análisis estadístico
Todos los análisis estadísticos se llevaron a cabo con la Versión 9.1 de SAS. El análisis de varianza con el método PROC GLM se aplicó para evaluar el efecto de la variedad sobre la variable de la fuerza de rotura de la cáscara. La separación de medias se llevó a cabo por la prueba de Duncan a P = 0,05. Las regresiones lineales simples entre la fuerza de rotura de la cáscara (FRC), como variable dependiente, y el rendimiento en pepita (RP), el peso medio de la almendra (MA) y el de la pepita (MP), como variables independientes, se llevaron a cabo con el método PROC REG.
Entre las variedades estudiadas se encontró una gran variabilidad para la fuerza de rotura de la cáscara, oscilando entre 58 N para ‘Nonpareil’ y 1415 N para ‘Alzina’, con una distribución muy continua, obteniendo 22 grupos al realizar el análisis de comparación de medias de las cargas de rotura en las distintas variedades (Cuadro 1). La distribución ha sido mucho más amplia que cualquier otra señalada previamente para el almendro, confirmando que el conjunto de las variedades estudiadas es claramente representativo de la posible variabilidad presente en esta especie. Con la excepción de las dos variedades mollares, la dureza de la cáscara mostró una distribución uniforme. Estos resultados confirman también la utilidad de este método para la medida de la dureza de la cáscara de la almendra debido a la uniformidad de mediciones observada para cada variedad, ya que en el ensayo de compresión de planos paralelos, la presión no se aplica en una superficie tan delimitada como la del punzón de un texturómetro, utilizado en estudios anteriores, pudiendo o no coincidir la presión ejercida con un poro o con un vaso vascular de la cáscara, lo que aumenta considerablemente la variabilidad de las medidas de la dureza realizadas. Con este procedimiento mediante ensayos de compresión se minimizan los efectos de las irregularidades físicas de la cáscara.
La variabilidad de dureza de la cáscara tan amplia encontrada en este conjunto de variedades puede sostener que la clasificación subjetiva de la dureza de la cáscara en cinco o nueve grupos como establecen los descriptores internacionales de la UPOV o de Bioversity International (antes International Plant Genetic Ressources Institute, IPGRI) puede no ser totalmente correcta al no tener en cuenta la verdadera dureza de cáscara, especialmente cuando se deben ajustar los sistemas de descascarado. Como ejemplo puede contemplarse que, aunque ‘Bartre’ (Figura 3) ha sido considerada como el ejemplo de la cáscara más dura en estos descriptores internacionales, su dureza mediante este ensayo de compresión es mucho menor a la de muchas variedades, con un valor casi la mitad del de ‘Alzina’ (Figura 4), situándose aproximadamente en el centro de la distribución de la dureza para el conjunto de las variedades (Cuadro 1). Por ello, la consideración subjetiva de ‘Bartre’ como la referencia para la mayor dureza de la cáscara puede estar más relacionada con el hecho de que ‘Bartre’ presenta uno de los mayores tamaños de fruto y de pepita más que a su verdadera fuerza de rotura. Además, la clasificación subjetiva de la dureza puede haberse visto afectada por la observación en una muestra reducida de variedades, por lo que ‘Bartre’ pudo ser la de cáscara más dura en este conjunto reducido.
Figura 3. Fruto de la variedad ‘Bartre’.
Figura 4. Fruto de la variedad ‘Alzina’.
Se requiere una atención especial al evaluar la dureza de la cáscara, especialmente cuando la tendencia actual en el descascarado es a realizarlo con partidas de una sola variedad. Aunque el tamaño del fruto puede variar debido al volumen de la cosecha y a las diferencias en las condiciones ambientales, la forma de fruto se mantiene. Por ello, al descascarar partidas de una sola variedad, se descascaran frutos de forma homogénea, lo que permite un mejor ajuste de los martillos de descascarado y una mayor eficiencia del proceso, reduciendo al mismo tiempo el porcentaje de pepitas partidas, de menor valor que las pepitas enteras.
Como ya se ha mencionado, la dureza de la cáscara se ha relacionado con el rendimiento en pepita. En nuestro caso la correlación entre la fuerza de rotura de la cáscara y el rendimiento en pepita se ajustó a un modelo lineal (Figura 5) con la fórmula:
Rendimiento en pepita = 44,367 – 0,0198 x Dureza de la cáscara
Figura. 5. Correlación entre la dureza de la cáscara y el rendimiento en pepita de las 54 variedades de almendro estudiadas.
Esta regresión muestra una pendiente negativa muy reducida (–0,0198), lo que constata que las grandes diferencias en la dureza de la cáscara no se corresponden claramente con las diferencias significativas en los rendimientos en pepita. Este modelo lineal también presenta un bajo coeficiente de determinación, aunque significativo (r2 = 0,4012), por lo que sólo una proporción reducida de la variabilidad en el rendimiento en pepita se explica con este modelo.
Los límites de confianza resultaron demasiado altos para poder permitir la clasificación de las variedades teniendo en cuenta esta correlación. Además, las dos variedades mollares aparecen alejadas de todas las demás, en la esquina superior izquierda de la Figura 5, mostrando que realmente están fuera de grupo y que la utilización de la misma metodología para medir la dureza de la cáscara en variedades de cáscara dura y de cáscara blanda implica una simplificación para estas medidas y del proceso de descascarado. Por ello las plantas de descascarado se diseñan con equipos diferentes según el tipo de cáscara de las variedades que se deben descascarar.
Cuando las dos variedades mollares (Figura 6) se eliminaron del análisis, se encontró una correlación diferente:
Rendimiento en pepita = 38,46 – 0,0126 x Dureza de la cáscara
Figura 6. Fruto de la variedad ‘Nonpareil’.
En este caso, el coeficiente de determinación (r2 = 0,2794) disminuyó, pero también la pendiente fue incluso menor (0,0126), mostrando que la dureza de la cáscara y el rendimiento en pepita son variables bastante independientes. Este fue el caso observado en ‘Verdereta’ (Figura 7), aunque ya se habían señalado resultados específicos contrarios a la correlación negativa significativa entre la dureza de la cáscara y el rendimiento en pepita, indicando diferencias varietales en la composición y en la estructura de la cáscara de las distintas variedades.
Figura 7. Fruto de la variedad ‘Verdereta’.
Aunque también se han identificado correlaciones significativas entre el peso del fruto y de la pepita con la dureza de la cáscara, en nuestro caso estas correlaciones tuvieron unos coeficientes muy bajos, ya que fueron:
- Peso del fruto = 3,5622 + 0,0015 x Dureza de la cáscara (r2 = 0,0882)
- Peso de la pepita = 1,5077 – 0,0002 x Dureza de la cáscara (r2 = 0,0525)
En ambos casos los coeficientes de determinación y las pendientes presentaron valores muy bajos, mostrando que en una muestra muy amplia no hay una verdadera correlación entre la dureza de la cáscara y los otros parámetros examinados.
Aunque la dureza de la cáscara se ha correlacionado tradicionalmente en el almendro con el rendimiento en pepita, así como también con el peso del fruto y de la pepita, nuestros resultados muestran que la dureza de la cáscara puede ser una variable independiente cuando se estudia una muestra suficientemente grande de variedades. Probablemente la metodología aplicada en la medida de la dureza de la cáscara mediante un ensayo de compresión puede ser más apropiada, ya que las variedades mollares no parecen adecuadas para su medición mediante la utilización de otros sistemas de medida. Por otro lado, las muestras estudiadas en ensayos anteriores podían haber sido demasiado reducidas en número o incluir genotipos genéticamente próximos, por lo que en ningún caso representaban la variabilidad presente en una especie tan heterogénea como el almendro. Nuestros resultados muestran la eficacia del método utilizado para estimar la dureza de la cáscara en la almendra ya que mostraron una varianza reducida para cada muestra, así como una gran reproducibilidad. El estudio del germoplasma del almendro de Mallorca ha permitido mostrar que presenta una gran variabilidad para la dureza de la cáscara y que las variedades de referencia para la dureza de la cáscara deben revisarse, ya que la mitad de las variedades estudiadas mostraron una dureza superior a ‘Bartre’, considerada la referencia de cáscara muy dura, incluso alguna con un valor casi el doble. Finalmente, debe remarcarse la muy baja correlación de la dureza de la cáscara con el rendimiento en pepita, el peso del fruto y el peso de la pepita.
Este trabajo ha sido financiado por el proyecto RFP2015–00015–00–00 del Instituto Nacional de Investigaciones Agroalimentarias, y por la actividad del Grupo de Investigación Consolidado A12 de Aragón. Se agradece la colaboración de Joan Cifre Bauzà de los Servicios Científicos y Técnicos de la Universitat de les Illes Balears, de Antoni Moragues de easyrobotics.es y a los técnicos de la finca de Sa Canova, la cooperativa Fruits Secs de Binissalem (Mallorca) y del centro de La Orden–Valdesequera (Badajoz), especialmente Manuel Puebla.
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