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NCE
Giménez, Marilina
1
, Quiriban, Adriana
1
,
Fernández,Romina
2
y Pereyra Cardozo, María
1
Resumen
La calidad panadera de la harina de trigo pan (Triticum aestivum L.) no sólo depende del genotipo
sino también de la disponibilidad de nitrógeno, siendo importante la composición proteica para
entender las bases bioquímicas de la calidad del trigo. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto
de la disponibilidad de nitrógeno sobre las distintas fracciones proteicas de la harina, analizar su
distribución y relación con la calidad panadera. Se trabajó, con la variedad ACA 315, cultivado bajo
diferentes dosis y momentos de aplicación de nitrógeno. Se cuantificó la composición proteica en la
harina siguiendo dos protocolos diferentes. La aplicación de nitrógeno afectaron la concentración de
gluteninas y la composición de las fracciones proteicas favoreciendo las proteínas poliméricas y
aumentando la relación de las proteínas poliméricas respecto de las monoméricas, sin embargo, el
aumento de la fracción de las proteínas poliméricas en las harinas, no se tradujo en mejora de las
propiedades reológicas. El nitrógeno agregado en este experimento en los diferentes tratamientos,
no fue suficiente para obtener harinas de buena calidad panadera. Se obtuvieron bajos valores de
proteína en grano, baja concentración de gluten y las masas tuvieron bajos valores de W y altos
valores de P/L, siendo masas muy tenaces y poco extensibles. Debido a los bajos valores de proteína
en grano no pudieron interpretarse los parámetros del farinograma, dado que en estas condiciones
son sobrestimados. Estos resultados evidencian que no solo debe considerarse la información
genética del genotipo, sino también la regulación de la expresión génica, en respuesta, a factores
ambientales, como la disponibilidad de nitrógeno. Por ello, se deberá seguir estudiando el genotipo,
tanto a nivel de variación alélica individual como en combinación de diferentes alelos de las proteínas
de reserva del grano. Además resulta necesario incorporar en futuros estudios dosis y momentos de
aplicación de nitrógeno y otros nutrientes, como el azufre, a fin de obtener harinas de mejor calidad
panadera en la provincia de La Pampa.
PalabRas clave: gluteninas; gliadinas; propiedades reológicas de la masa;
abstRact
Breadmaking quality of wheat flour (Triticum aestivum L.) depends not only on the genotype but
also on the availability of nitrogen, and wheat protein composition is important for understanding the
biochemical basis of wheat quality. The objective of this study was to evaluate the effect of nitrogen
availability on flour protein fractions, to analyze their distribution and relationship with bakery quality.
We worked with ACA 315 cultivar, where different application rates and timing of nitrogen nutrition
were tested. Flour protein fraction composition was quantified following two protocols. Nitrogen
application affected glutenin concentration and protein fraction composition favoring polymeric proteins
and increasing polymeric/monomeric proteins ratio, however, increase of flour polymeric proteins did
not resulted in improved rheological properties. The nitrogen added in this experiment in the different
1
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Recibido 03/07/2020
Aceptado 27/09/2020
SEMIÁRIDA Revista de la Facultad de Agronomía UNLPam Vol 30(2): 63-77
6
300 Santa Rosa - Argentina. 2020. ISSN 2408-4077 (online)
DOI: http://dx.doi.org/10.19137/semiarida.2020(02).63-77
Cómo citar este trabajo:
Giménez, M., Quiriban, A., Fernández, R., y Pereyra
Cardozo, M. (2020). Efectos de la fertilización nitrogenada
en la composición de las proteínas de la harina y la calidad
de la masa en trigo cultivado en la provincia de La Pampa.
Semiárida, 30(2), 63-77.
experiments was not enough to obtain good
quality bakery flours. Low protein values were
obtained in grain, low gluten concentration and
the dough had low W value and high P/L, being
very tenacious and no very extensible. Due to low
grain protein concentration farinograph
64
hayan sofisticado lo que trajo aparejado también
un cambio en las metodologías utilizadas para
la evaluación de los trigos. En el pasado, para la
colocación de una partida alcanzaba con el
análisis comercial del lote y la determinación del
nivel de proteína o gluten. Posteriormente,
molinos, acopios e industrias del sector
comenzaron a demandar las pruebas reológicas
para conocer mejor el comportamiento de las
masas (Seghezzo y Molfese, 2006). Por otra
parte, las propiedades viscoelásticas del gluten
dependen de factores como el genotipo,
concentración de gliadinas y gluteninas y la
distribución de estas fracciones en la harina
(Hernández Espinosa et al., 2013).
Dentro de las 9 subregiones trigueras que
existen en el país, la provincia de La Pampa
forma parte de la subregión triguera V Sur,
caracterizada por poseer un clima templado, con
precipitaciones medias cercanas a los 600 mm
anuales. La industria molinera de la provincia,
representa el 3% del total del país, ocupando el
quinto lugar a nivel nacional en cantidad de
molinos.
Entre un 70 y un 85% del trigo utilizado en
los molinos pampeanos es producido en La
Pampa, y la principal limitante que encuentran
los molinos para el abastecimiento de la materia
prima, es la baja calidad panadera, lo que se
manifiesta en el parámetro W (fuerza de la
masa), como consecuencia de una inadecuada
cantidad y calidad del gluten. Esto se atribuye
principalmente a los problemas de fertilidad de
los suelos, sumado a un ineficiente uso de
fertilizantes (Iglesias e Iturrioz, 2010).
El manejo de la fertilización adquiere un rol
preponderante tanto para incrementar y/o
estabilizar el rendimiento, como para optimizar
la calidad del producto cosechado. Por lo tanto,
se requiere no solo incrementar el rendimiento,
IntRODuctIOn
La producción de trigo a nivel nacional en las
últimas 11 campañas, período comprendido
entre las cosechas 2009/2010 y 2019/2020, ha
sufrido cambios que oscilaron entre 8 y casi 20
millones de toneladas, con un valor medio de
14.084.234 toneladas. Luego de atravesar una
caída importante en la campaña 2012/13, el
nivel de producción comenzó a recuperarse
lentamente hasta alcanzar en la campaña
2018/19 y 2019/2020 una producción de
19.309.500 y 19.804.200 toneladas
respectivamente (Granotec, 2020). El principal
destino industrial de la harina en nuestro país es
el pan tradicional, representando un 70% del
total. El resto se distribuye entre harina
fraccionada para consumo familiar, pastas,
galletitas y pan industrial (Informes de cadena
de valor. Trigo. Marzo 2018)
1
.
La mayor parte del trigo producido se destina
a consumo directo (tanto para el mercado interno
como el externo) es fundamental garantizar una
apropiada calidad del producto. Este atributo
comienza antes de la siembra ya que depende de
la fertilidad del suelo y también en las primeras
etapas de crecimiento del cultivo, cuando la
fertilización nitrogenada, tiene gran influencia.
En experiencias previas en la provincia de La
Pampa se encontró que la fertilización
nitrogenada en el cultivo de trigo aumenta el
rendimiento, la concentración de nitrógeno en
hoja, proteína en grano, gluteninas en harina y
mejora las propiedades reológicas de la harina
(Arreguy y Brendle, 2018).
Los cambios tecnológicos ocurridos en las
panaderías, en la industria de galletitas y en las
grandes cadenas de comercialización, así como
la aparición de la industria de las masas
congeladas, hizo que los requerimientos se
G
iménez, M., Quiriban, A., Fernández, R., y Pereyra Cardozo, M.
parameters could not be interpreted since, under these conditions they are overestimated. These
results show that not only genotypic genetic information, should be considered, also gene expression
regulation in response to environmental factors, such as nitrogen availability. Therefore, genotype
should continue to be studied, both at the level of variation allelic individual and in combination of
different alleles of grain reserve proteins. It is also necessary to incorporate in future studies amount
and timing of nitrogen application and other nutrients, such us S, in order to obtain better quality bakery
flours in La Pampa province.
KeY wORDs: glutenins; gliadins; dough rheological properties;
1
https://www.senado.gob.ar/upload/32044.pdf
Efectos de la fertilización nitrogenada en la composición de las proteínas de la harina y la calidad de la masa en trigo cultivado en la provincia
de La Pampa
65
sino también generar estrategias que permitan
aumentar la concentración de nitrógeno en grano
(Alzueta et al., 2007).
Al relacionar los requerimientos de nitrógeno
para rendimiento con la disponibilidad inicial,
se estima que más del 50% del nitrógeno
utilizado es aportado por el suelo durante el ciclo
del cultivo. Cuando este aporte es inferior, como
ocurre en gran parte de los suelos de la provincia
de La Pampa, se recurre a la fertilización
nitrogenada, en la cual se plantean estrategias de
aplicación para manejar rendimiento y/o
contenidos de proteína. Sin embargo, teniendo
en cuenta que una superficie importante de la
región triguera corresponde a suelos de texturas
gruesas, aplicaciones tempranas pueden dar
lugar a pérdidas por lixiviación (Satorre et al.,
2003). Por otra parte, Feyh & Lamond (1992)
expresan que en los suelos de textura gruesa,
existe mayor posibilidad de encontrar
deficiencia en el suministro de algunos
nutrientes, como es el caso del nitrógeno, cuyo
mayor aporte proviene de la materia orgánica,
especialmente en años de buena disponibilidad
hídrica para los cereales invernales.
La cantidad y calidad de las proteínas de la
harina son fundamentales para la obtención de
una masa capaz de leudar. Las albúminas y
globulinas tienen funciones metabólicas y
estructurales, mientras que las gliadinas y
gluteninas constituyen las proteínas de reserva.
Estas últimas forman el gluten y comprenden
alrededor del 70-80% de las proteínas totales y
son las responsables de las características físicas
de la masa y consecuentemente, de la calidad
panadera (Satorre et al., 2003).
El objetivo de este estudio fue evaluar el
efecto de la disponibilidad de nitrógeno sobre
las distintas fracciones proteicas de la harina,
analizar su distribución y relación con la calidad
panadera en una variedad de buena calidad.
mateRIales Y métODOs
Condiciones de crecimiento
El ensayo se localizó en un Paleustol
petrocálcico de la planicie con tosca ubicado en
la localidad de Anguil, La Pampa (36° 25’
37.87” S, 64° 02’ 27.51” O a 164 msnm). Las
características edáficas del sitio experimental se
encuentran en la Tabla 1.
El trigo (Triticum aestivum L.) que se estudió
fue un ACA 315 correspondiente al grupo de
calidad 1 (INASE, 2015) fue sembrado en
siembra directa en el mes de junio de 2016 y se
cosechó en diciembre del mismo año. La
fertilización se realizó a la siembra y tardía entre
Z3.9 (hoja bandera) y Z5.0 (espigazón),
utilizando como fuente nitrogenada urea (46%).
Se evaluaron cinco niveles de fertilización: 0+0,
40+0, 80+0, 40+40 y 0+40 kg.ha
-1
en un diseño
en bloques completamente aleatorizados con
cuatro repeticiones. El tamaño de la unidad
experimental fue de 50 m
2
.
Fraccionamiento y cuantificación de las
proteínas en la harina
En los granos se determinó la concentración
de proteína en grano por Tecnología de
Infrarrojo Cercano (NIR) en los laboratorios de
la Estación Experimental INTA Anguil.
Posteriormente los granos fueron molidos en
un molino Delver modelo MPD 1011A y la
harina obtenida fue tamizada por un tamiz de
105 micrones. La fracción que pasó a través del
tamiz se definió como harina blanca y en ésta
siguiendo dos protocolos diferentes de
fraccionamiento de las proteínas se cuantificó la
concentración de las distintas fracciones
proteicas. La técnica propuesta por Suchy et al.
(2007) utiliza como solvente 1-propanol 50% y
se obtiene la fracción soluble en 1-propanol al
50% (50PS, fracción rica en gliadinas) y la
insoluble (50PI, fracción rica en gluteninas). Por
otra parte, siguiendo el fraccionamiento
propuesto por Sapirstein & Fu (1998), se
obtienen tres fracciones, las proteínas
monoméricas (PM) (fracción rica en gliadinas),
gluteninas solubles (GS) e insolubles (GI)
respecto del total de proteínas solubles (TPS)
Profundidad
tosca (cm)
Arcilla+Limo
(%)
Arena
(%)
Textura
MO
(%)
IMO
100 cm 54 46 Franca 1,5 2,7
Tabla 1: Caracterización edáfica del sitio estudiado.
Table 1. Edaphic characterization of the studied site
MO: materia orgánica. IMO: relación entre MO y arcilla+limo
66
Para ambos protocolos la cuantificación de las
proteínas se realizó espectrofotométricamente a
280 nm según la metodología propuesta por
Suchy et al. (2007). Dado que en ambos
métodos se trabajó con propanol al 50% en un
medio reductor, la fracción 50PI es la misma que
la fracción GI.
Parámetros reológicos de las harinas
En las harinas se determinó el porcentaje de
gluten según la norma IRAM 15864-1 (2007),
con un equipo Glutomatic 2200 de Perten
Instrument. Los parámetros del alveograma
determinados según la norma IRAM 15857
(1995), con un Alveógrafo - Consistógrafo NG
de Chopin, fueron tenacidad (P), extensibilidad
(L), fuerza de la masa (W), y P/L. Los
parámetros del farinograma evaluados siguiendo
la norma IRAM 15855 (2000), con un
Farinografo Brabender con amasadora de 50 g,
fueron la absorción de agua (AA), tiempo de
desarrollo (TD), estabilidad, aflojamiento y
número de calidad.
Análisis estadístico
El análisis estadístico se realizó mediante
análisis de la varianza (ANOVA) y la
comparación de medias mediante el test LSD
Fisher (p<0,05) (Di Rienzo et al., 2008).
ResultaDOs
Condiciones de crecimiento
del cultivo
En la localidad de Anguil,
departamento Capital de la
provincia de La Pampa, las
precipitaciones registradas,
desde la fecha de siembra
hasta el inicio del periodo
crítico fueron 96.5 mm, con 0
mm para el mes de agosto
(Figura 1). Esto marcó un leve
déficit hídrico respecto del
requerimiento del cultivo en
dicho periodo. Durante el mes
de octubre, esta demanda fue
cubierta, superando amplia-
mente el promedio histórico de
la serie 1973-2016 (Belmonte
et al., 2017). Para los meses de
noviembre y parte de diciembre, las
precipitaciones fueron de 49 mm, las cuales
resultaron escasas para el periodo de finalización
del ciclo del cultivo. Sin embargo, según los
registros pluviométricos estimados para el
período del desarrollo del cultivo, no hubo
limitaciones hídricas lo que permitió evaluar el
efecto de las diferentes dosis y momentos de
aplicación del nitrógeno.
Concentración de proteína en grano y
composición proteica de las harinas
En la Tabla 2 se presentan los resultados de la
concentración de la proteína en grano y la
composición proteica de las harinas en función
de las distintas dosis y momentos de aplicación
de nitrógeno.
La concentración de proteína en grano
aumentó en respuesta al agregado de nitrógeno.
Todos los tratamientos fueron significativamente
diferentes (p<0,05) respecto del control. La
mayor concentración de proteína en grano, se
obtuvo con la aplicación particionada, mitad a
la siembra y mitad en macollaje (40+40) de una
dosis de 80 Kg N.ha
-1
, aunque no se alcanzó el
valor base de % proteína (11%) según la Norma
de comercialización de trigo pan en Argentina
(Norma XX, Res. 1262/2004, SAGPyA).
Con respecto a la composición proteica de las
harinas, cuando se trabajó con el método de
Figura 1. Precipitaciones medias mensuales (mm) durante el período de
crecimiento del trigo. Fuente: Estadísticas Agroclimáticas de la
EEA Anguil “Ing. Agr. Guillermo Covas” (2017) y datos tomados
del sitio web de la Policía de la provincia de La Pampa (período
1973-2016).
Figure 1. Monthly average precipitations (mm) during wheat growth period.
G
iménez, M., Quiriban, A., Fernández, R., y Pereyra Cardozo, M.
67
separación de las proteínas propuesto por Suchy
et al. (2007) se observó que la disponibilidad de
nitrógeno no modificó la fracción rica en
gliadinas (50PS), mientras que aumentó la
fracción rica en gluteninas (50 PI) en los
tratamientos 80+0 y 0+40.
Por otra parte, cuando se trabajó con el
método de separación propuesto por Sapirstein
& Fu (1998), no se encontró efecto de los
distintos tratamientos sobre la concentración de
las PM (fracción rica en gliadinas). La respuesta
de los dos grupos de glutenina fue
diferente, dado que en el tratamiento
80+0 se observó el menor valor de la
concentración de GS, mientras que la
concentración de GI fue
significativamente mayor en los
tratamientos 80+0 y 0+40.
Efecto de la disponibilidad de
nitrógeno sobre los parámetros
reológicos de la harina
La concentración de gluten
húmedo fue baja siendo inferior al
25% en todos los tratamientos (Tabla
3). Dado que el contenido de
proteínas influye positivamente sobre
los parámetros farinográficos
(Molfese, 2016), en harinas con baja
concentración de proteínas y gluten,
como ocurrió en este experimento, las
masas tienen un alto
tiempo de desarrollo y
los valores de estabilidad
aumentan, estando so-
brevalorados y no repre-
sentan exactamente las
características indus-
triales de esas harinas
(Molfese, 2016; Cuniberti
et al., 2016).
A partir del análisis de
los distintos alveogramas,
podemos observar que,
en todos los casos, el
parámetro tenacidad (P)
fue alto (143-160 mm),
indicando que son masas
tenaces (Tabla 3).
Aunque se observó que
los valores de P en los tratamientos 0+40, y
40+40 fueron diferentes respecto del control,
esta diferencia no fue significativa. Son masas
de muy baja extensibilidad, dado que los
valores de L estuvieron entre 32 y 46. A su vez,
la relación entre la tenacidad y la extensibilidad
(P/L), un indicador del equilibrio de la masa,
mostró el valor más alto para el tratamiento
0+40. La aplicación de nitrógeno no modificó la
relación P/L, esto puede asociarse a que los
D
isponibilidad
de nitrógeno
P
roteína en
grano (%)
5
0PS
a
(%)
5
0PI
a
(%)
P
M
b
(%)
G
S
b
(%)
G
I
b
(%)
G
T
b
(%)
0+0 8,55 a 47,24 a 52,76 a 26,54 a 20,70 a 52,76 a 73,46 a
40+40 10,70 c 47,09 a 52,91 a 24,46 a 20,40 a 48,01 a 68,47 a
80+0 9,43 b 42,63 a 57,37 b 25,64 a 17,00 a 57,37 b 74,36 a
40+0 9,30 b 46,15 a 53,85 a 24,21 a 21,94 a 53,85 a 75,79 a
0+40 9,68 b 42,8 a 57,17 b 20,63 a 22,20 a 57,17 b 79,37 b
T
abla 2. Concentración de proteína en grano y fracciones proteicas de la harina
para cada tratamiento de nitrógeno.
T
able 2. Grain protein concentration and flour protein fractions for each nitrogen
treatment.
Dentro de cada columna, las medias con letras diferentes indican diferencias estadísticamente
significativas (p< 0,05).
(a)Las fracciones fueron expresadas como porcentaje del total de proteína soluble: % 50 PS,
fracción rica en gliadinas, % 50 PI, fracción rica en gluteninas. (Suchy et al., 2007)
(b)PM: % proteínas monoméricas (principalmente gliadinas), GS: % glutenina soluble, GI: %
glutenina insoluble, GT: % glutenina total (Sapirstein & Fu, 1998).
Los tratamientos fueron: control (0 N) ; fertilización a la siembra con 40 kg N.ha-1 (40+0) y 80
kgN.ha
-
1
(80+0), fertilización postergada con 40 kg N.ha
-
1
(0+40), y fertilización dividida
(40+40).
Disponibilidad de nitrógeno 0+0 40+40 80+0 40+0 0+40
Gluten húmedo 18,7 21,3 22,0 22,7 18,4
Gluten seco 6,4 7,3 7,7 7,9 6,5
Gluten index (%) 99 99 100 98 99
Alveograma
P (tenacidad) 149 153 143 143 160
L (extensibilidad) 33 38 38 46 32
G 12,8 13,7 13,7 15,1 12,6
W (energía) 206 240 226 263 222
P/L 4,52 4,03 3,76 3,11 8,0
Farinograma
Absorción de agua (H 14%) 61 63,4 63,1 63,5 62,9
Tiempo de desarrollo (min) 7,7 8,1 9,7 7,8 16,0
Estabilidad (min) 16,9 18,1 18,8 17,4 23,1
Aflojamiento (12 mm) 28 27 34 30 42
Quality number 205 206 211 198 257
Tabla 3. Parámetros de calidad de las muestras de harina
Table 3. Quality parameters of flour samples.
Efectos de la fertilización nitrogenada en la composición de las proteínas de la harina y la calidad de la masa en trigo cultivado en la provincia
de La Pampa
68
valores de proteína en grano en los tratamientos
con fertilización nitrogenada fueron bajos.
En cuanto al parámetro fuerza de la masa (W),
se observó que en la mayoría de los tratamientos
tuvo un valor menor a 250, sólo en el
tratamiento 40+0 alcanzó un valor de 263. En
función de lo expuesto, podemos expresar que
por las características de la harina se obtendrán
masas con mucha tenacidad, poca extensibilidad
y un valor mediano de fuerza panadera. Son
masas cortas y compactas que desarrollan con
mucha dificultad, pues su extensibilidad no es
suficiente, dando panes de poco volumen.
En la Tabla 4 se presentan los valores medios
de los parámetros reológicos para la región y el
departamento Capital durante la campaña 2016-
2017. Se observa que los valores de gluten
húmedo y W, obtenidos en este experimento
fueron menores a los valores medios informados
para la región V sur en todos los tratamientos.
También se observaron altos valores de P y P/L,
respecto de aquella información, lo que puede
asociarse a la baja concentración de proteína en
grano (Ernst, 2012; Cuniberti 2016) o bien a una
alta relación N/S en grano (Wooding et al., 2000;
Zörb et al., 2009). La tenacidad de las masas
puede deberse al bajo contenido de gluten, dado
que en este experimento en promedio fue del
20,6%. Molfese (2016) expresa que las masas
muy tenaces (relación P/L mayor a 2) pueden
asociarse al bajo contenido de gluten. Estas
harinas, demasiado fuertes, dan panes con
menos volumen y para ser utilizadas requieren
un tratamiento especial que modifique la fuerza
final en la masa (añadir más cantidad de agua,
aumentar el tiempo de amasado, utilizar
aditivos, industriales, etc.) (Molfese, 2016).
De manera, que la calidad de la harina
obtenida en esta experiencia, con diferente
disponibilidad de nitrógeno, en general, siguió
manteniendo las características de las harinas
producidas en el departamento Capital, siendo
de menor calidad respecto de la producida en la
región V sur.
Efecto de la disponibilidad de nitrógeno sobre
la relación de las fracciones proteicas
La dosis y el momento de aplicación del
nitrógeno no afectaron significativamente la
relación 50PI/50PS ni GI/GS. En cambio la
relación GI/PM se modificó en función de la
dosis y el momento de aplicación y la
interacción dosis por momento fue significativa
(p<0,05). Se observó, que para una dosis de 40
Kg.ha
-1
la respuesta de esta relación es diferente
según se haya aplicado a la siembra o en
macollaje. Esta relación aumentó en el
tratamiento 0+40. De manera que las distintas
dosis y momentos de aplicación modificaron la
relación de las fracciones proteicas,
observándose los valores más altos de GI/PM en
los tratamientos 80+0 y 0+40.
Relación entre las fracciones proteicas y los
parámetros reológicos
Con el objeto de obtener relaciones entre las
variables se determinó el coeficiente de
correlación de Pearson (Tabla 5) y mediante el
análisis de regresión se estimó el porcentaje de
explicación atribuible a las fracciones de
proteína sobre los parámetros del alveograma.
(Tabla 6). La concentración de PM se relacionó
negativamente con P/L (p<0,1) y no hubo
relación significativa de la otras fracciones
proteicas con los parámetros del alveograma.
No se analizaron las relaciones de las
Parámetros
Región
V sur
a
Depto.
Capital
a
Proteína (base 13,5 % H) 10,3 9,95
Gluten húmedo (%) 24,4 24,05
W (alveograma) (Joules x 10
-4
) 270 241,5
P (mm) 108 93,5
L (mm) 66 70
P/L 1,64 1,34
Estabilidad (farinograma) (min) 35,8 28,6
% Absorción de agua (14% H) 57,4 56,55
TD (min) 17,5 8,7
Aflojamiento (12 min) 19 18
Tabla 4. Valores medios de la concentración de
proteína en grano y parámetros reológicos de
las harinas producidas en la región V sur y en
el departamento Capital de la provincia de La
Pampa.
(a)
Los datos corresponden a la campaña
2016-2017 y fueron tomados de la página web de
Trigo argentino: www.trigoargentino.com.ar
Table 4. Average values for grain protein concentration
and flour rheological parameters produced at
V sur region and Capital department in La
Pampa province.
G
iménez, M., Quiriban, A., Fernández, R., y Pereyra Cardozo, M.
69
fracciones proteicas con los parámetros del
farinograma, por considerar que estaban
sobrestimados, debido a la baja concentración
de proteína en grano (Cuniberti, et al 2016;
Molfese et al., 2016). Cuniberti et al. (2016)
expresa que la sobrestimación es debida a la
presencia de alto contenido de almidón en las
harinas en relación a proteína, dando bandas
farinográficas muy estables (rectas) que no
representan la verdadera calidad de ese trigo. En
estas condiciones las harinas presentan valores
altos de estabilidad y bajos valores de W,
coincidiendo con lo obtenido en este
experimento (Tabla 3).
Discusión
La disponibilidad de nitrógeno modifica la
composición proteica de la harina
En el análisis del efecto de los factores
abióticos sobre la cantidad y composición de las
proteínas del gluten y su efecto sobre la calidad
panadera, varios autores han informado cambios
significativos en la composición proteica debido
a la fertilización nitrogenada, sin embargo en la
provincia de La Pampa, existen pocos estudios
en relación a los cambios en las fracciones
proteicas y la calidad panadera de las harinas en
respuesta a diferentes dosis y momento de
aplicación de la fertilización nitrogenada.
Altenbach et al. (2003) expresan que la
concentración de proteína en grano varía
considerablemente como resultado de los
efectos ambientales sobre la acumulación de
almidón, proteína o ambos durante el
desarrollo del grano. Aunque en general ocurre
un aumento de la concentración de proteína en
grano en respuesta a la fertilización
nitrogenada, sin embargo esta respuesta varía
según la dosis y los momentos de aplicación,
coincidiendo con lo informado en esta
experiencia. En un estudio realizado con 27
cultivares de trigo, en Azul, provincia de
Buenos Aires, Lerner et al. (2016) reportaron
que las fuentes de variación más importantes,
para la concentración de proteína en grano,
fueron la fertilización y el genotipo,
explicando un 55,8% y 26,7% de la
variabilidad respectivamente.
Fernández et al. (2019) reportaron un
incremento promedio del 2,9% en la
concentración de proteína en grano en
respuesta a la fertilización nitrogenada en
macollaje, en un estudio realizado durante 6
años en la región subhúmeda-seca pampeana.
Dillchneider et al. (2019), trabajaron en
diferentes localidades y tipos de suelos en la
provincia de La Pampa y alcanzaron el mayor
porcentaje de proteína en grano, con una dosis
de 40+40 Kg N.ha
-1
aplicado a la siembra y en
macollaje al igual que lo informado en este
estudio. Sin embargo en el experimento de
aquellos autores, se alcanzó el 11% de proteína
en grano, a diferencia de lo observado en esta
experiencia. Estos autores expresan que el tipo
de suelo es un factor determinante de la
respuesta de la concentración de proteína en
grano a la dosis y momento de aplicación del
nitrógeno. El suelo en el cual se desarrolló esta
Parámetros PM
a
GS
b
GI
c
GI/PM GI/GS 50PI/50PS
d
L 0,2 0 -0,17 -0,29 -0,07 -0,29
P -0,73 0,52 -0,07 0,44 -0,44 0,22
W -0,23 -0,62 0,37 0,45 0,68 0,71
P/L -0,79
∞
0,42 0,40 0,76 -0,12 0,57
Tabla 5. Coeficientes de correlación de Pearson entre
parámetros del alveograma y las fracciones
proteicas de la harina.
Table 5. Pearson correlation coefficients between alveograma
parameters and flour protein fractions.
L: extensibilidad, P: tenacidad, W: fuerza de la masa,
a
: PM: % proteínas monoméricas,
b
: GS: % glutenina soluble,
c
: GI: %
glutenina insoluble,
d
: 50PI/50PS: fracción rica en gluteninas/fracción rica
en gliadinas. ∞: significativo al p<0,10.
Parámetros PM GS GI GI/PM GI/GS 50PI/50PS
W 0,05 0,39 0,13 0,20 0,46 0,51
P 0,53 0,27 -0,01 0,19 0,19 0,05
L 0,04 0 -0,03 0,08 0 0,08
P/L 0,63
∞
0,17 0,16 0,57 0,01 0,32
Tabla 6. Coeficiente de determinación (R
2
) de las
características de calidad evaluadas en trigo en
función de las fracciones proteicas de la harina.
Table 6. Determination coefficient (R
2
) of the quality
characteristics evaluated in wheat in function of flour
protein fraction.
W: fuerza de la masa, P: tenacidad, L: extensibilidad, PM: % proteínas
monoméricas, GS: % glutenina soluble, GI: % glutenina insoluble,
50PI/50PS: fracción rica en gluteninas/fracción rica en gliadinas.; ∞:
significativo al p<0,10.
Efectos de la fertilización nitrogenada en la composición de las proteínas de la harina y la calidad de la masa en trigo cultivado en la provincia
de La Pampa
70
experiencia presenta un IMO de 2,78 (Tabla 1),
este valor es considerado bajo por la bibliografía
(Quiroga et al., 2006) y reflejaría degradación
física y nutricional, asociado principalmente a
escaso nitrógeno edáfico.
La mayor respuesta observada en la
concentración de proteína en grano, en el
tratamiento 40+40 respecto de 80+0, aunque es
la misma dosis, pero aplicada totalmente a la
siembra puede explicarse por un mayor uso o
destino del nitrógeno hacia el rendimiento o sea
la producción de granos. La aplicación tardía de
nitrógeno favorece la síntesis de proteína en
grano, siempre y cuando el agua no sea limitante
durante el período de llenado de grano.
La acumulación de las proteínas albúminas y
globulinas y las de reserva, gliadinas y
gluteninas, responden a un patrón de
almacenamiento temporal durante el período de
desarrollo del grano (Satorre et al., 2003; Triboï.,
et al., 2003). En general, la concentración de
albúminas y globulinas es constante
independientemente del nivel de disponibilidad
de nitrógeno, a diferencia de lo que ocurre con
la concentración de gliadinas y gluteninas
(Wieser & Seilmeier, 1998; Fuertes-Mendizábal
et al., 2010).
Se ha informado un aumento en la
concentración de gliadinas y gluteninas en
respuesta al agregado de nitrógeno (Triboi et al.,
2000; Fuertes-Mendizábal et al., 2010) o bien
sólo a nivel de gluteninas (Del Campo et al.
2017; Tóth et al. 2020). Arreguy y Brendle,
(2018) informaron que la aplicación de 100
kg.ha
-1
de nitrógeno en macollaje aumentó un
7% la concentración de gluteninas totales y
disminuyó la concentración de proteínas
monoméricas. Dentro del grupo de las
gluteninas el incremento ocurre a nivel de las
gluteninas de alto peso molecular (GAPM) (Liu
et al., 2012; Tóth et al., 2020), coincidiendo con
lo informado en este experimento y poniendo en
evidencia que la dosis y la partición de la
aplicación del nitrógeno afectan la composición
del gluten.
No obstante, no sólo hay que analizar los
cambios en cada una de las fracciones proteicas,
sino, quizás es de mayor importancia, para
asociarlo con la calidad panadera, la variación
de las relaciones de concentraciones de estas
fracciones, dado que la concentración y la
composición de proteínas del grano se
reconocen como las principales características
que determinan el valor del producto final de los
cereales (Martre et al., 2006).
La composición proteica del grano es una
función directa de la cantidad total de nitrógeno
por grano (Triboï et al., 2003; Martre et al.,
2006) de manera que el incremento observado
en este experimento de la relación GI/PM, puede
asociarse a cambios en el contenido de nitrógeno
por grano ante la diferente disponibilidad de
nitrógeno. Martre et al. (2003) sostiene que la
modificación de la relación gliadinas/ gluteninas
es el resultado de la modificación del contenido
total de nitrógeno en grano y los procesos que
llevan a la síntesis de las proteínas de reserva en
el grano no son afectados por la concentración
de nitrógeno.
No obstante, algunos autores reportaron una
disminución de la relación gluteninas/gliadinas
(Wieser & Seilmeier, 1998; Islas-Rubio et al.,
2011), y otros un aumento de ésta relación (Tóth
et al., 2020). En este experimento, la respuesta
de la fracción 50PI/50PS (fracción rica en
gluteninas/fracción rica en gliadinas) no
evidenció cambios en función de la
disponibilidad de nitrógeno. Sin embargo, al
estimar la relación de las proteínas
poliméricas/monoméricas mediante la relación
GI/PM se observó que la respuesta a la dosis
dependía del momento de aplicación.
Por otra parte, también se han observado
cambios en respuesta a la disponibilidad de
nitrógeno dentro de las distintas subunidades de
glutenina, lo que afecta la calidad de las
gluteninas, la cual depende de la relación
gluteninas alto peso molecular/gluteninas bajo
peso molecular (GAPM/GBPM) (Southan &
MacRitchie, 1999). La proporción de los dos
tipos de subunidades de gluteninas en la harina
es considerado un importante indicador de la
calidad de la harina porque afecta la naturaleza
de los polímeros grandes de glutenina que son
los que confieren elasticidad a la masa
(Altenbach et al., 2011). Johansson et al. (2008)
y Altenbach et al. (2011) expresan que la
G
iménez, M., Quiriban, A., Fernández, R., y Pereyra Cardozo, M.
71
disponibilidad de nitrógeno favorece la
concentración de proteínas poliméricas, las de
alto peso molecular, y la solubilidad de los
agregados de gluteninas están asociados a la
disponibilidad de nitrógeno durante el período
de llenado de grano (Fuertes-Mendizábal et al.,
2010). Estos resultados pueden asociarse al
aumento significativo de la concentración de GI
observado en los tratamientos 0+40 y 80+0. Por
ingeniería genética se han obtenido trigos con
una expresión aumentada de las subunidades de
gluteninas de alto peso molecular, logrando una
mejora de la calidad panadera (Barro et al.,
1997; Alvarez, 2000).
Es importante destacar que los cambios en la
relación de las fracciones proteicas no
estuvieron asociados a la concentración de
proteína en grano. Esto coincide con lo
reportado por Arata (2017), quien informó que
el cambio en la relación gluteninas/gliadinas
estuvo, probablemente, más influenciado por el
genotipo y el ambiente que por el contenido de
proteínas asociado a la fertilización nitrogenada.
Varios autores han propuesto el uso de la
relación glutenina/gliadina (Weegels et al.,
1996) equivalente a GI/PM (Suchy et al., 2003)
como parámetro para caracterizar las
propiedades tecnológicas de la harina. Por otra
parte, Savill (2018) expresa que las harinas que
presenten una combinación de alta relación de
GI/GS y GI/PM es un indicador de una mejor
calidad panadera. Esta combinación en este
experimento se observó en los tratamientos 0+40
y 80+0. De manera, que en trigo, el genotipo, el
ambiente, la concentración de proteínas
monómericas, poliméricas y la relación de
concentración de ambas fracciones en la harina
afectan las variables de calidad de la masa (De
la Olán et al., 2010).
Composición proteica de las harinas y su
relación con la calidad panadera
La distribución de las fracciones de proteína
constituye una herramienta complementaria en
fitomejoramiento que determinan la calidad
potencial del uso del trigo, donde ocurren
combinaciones específicas de gliadinas
/gluteninas y gluteninas de alto peso
molecular/gluteninas de bajo peso molecular
(GAPM/GBPM) que favorecen la calidad (fuerza
y extensibilidad) de la masa (Martínez-Cruz et
al., 2010).
Suchy et al. (2007) expresan que la
concentración de proteínas monoméricas afecta
negativamente la calidad de la masa,
coincidiendo con lo observado en nuestro
experimento, donde se encontró una relación
negativa entre PM y P/L (Tabla 4), mientras que
la concentración de glutenina insoluble está
asociada positivamente con el tiempo de
desarrollo de la masa. Esto último, acuerda con
nuestros resultados, dado que en el tratamiento
0+40, con mayor concentración de GI (Tabla 2)
se determinó el mayor tiempo de desarrollo
(Tabla 3). Sin embargo, debido a que el tiempo
de desarrollo podría estar sobreestimado,
deberán verificarse estos resultados con harinas
obtenidas de granos con mayor concentración de
proteína.
En este experimento la relación GI/GS no
estuvo asociada significativamente con los
parámetros del alveograma estudiados (Tabla 5
y 6). Sin embargo, varios autores sostienen que
la calidad panadera está relacionada con la
distribución de los polímeros entre la fracción
más insoluble y la menos soluble, entendiendo
que la solubilidad está asociada al grado de
polimerización y que los cultivares de alta
calidad panadera tienen mayor relación
GAPM/GBPM (Gupta & MacRitchie, 1991;
(Anjum et al., 2007; Fuertes-Mendizábal et al.,
2010).
Sapirstein & Fu (1998) expresan que la
fracción de glutenina insoluble provee una
medida de la calidad proteica que más se
relaciona con la calidad tecnológica de la harina.
Teniendo en cuenta esto, el tratamiento 0+40
expresó la mayor concentración de GI, sin
embargo, los altos valores de P/L, y el bajo valor
de W afectan negativamente la calidad panadera
de estas harinas.
Cuniberti et al. (2003) expresan que los
parámetros de calidad se dividen en dos grupos
según su dependencia de la composición de
proteínas. La extensibilidad (L) depende de la
cantidad total de proteínas poliméricas en la
harina. Mientras que la tenacidad (P), depende
de la proporción de proteínas poliméricas. Estos
parámetros si bien dependen del genotipo, son
Efectos de la fertilización nitrogenada en la composición de las proteínas de la harina y la calidad de la masa en trigo cultivado en la provincia
de La Pampa
72
afectados por factores ambientales tales como la
disponibilidad de nitrógeno. En este
experimento, con las dosis y momentos de
aplicación de nitrógeno estudiados, no se
encontró una relación significativa entre GI/PM
y P/L (Tabla 5 y 6), y las harinas con altos
valores de GT y GI/PM, tuvieron valores muy
altos de P/L (Tabla 3), afectando negativamente
su calidad panadera.
En este experimento, la disponibilidad de
nitrógeno no mejoró los valores de P/L, dado
que se obtuvieron valores, muy altos, entre 3 y
8 (Tabla 3). La relación tenacidad/extensibilidad
de las masas (P/L del alveograma) es un
parámetro muy influenciable por el ambiente. Es
importante porque para lograr un buen pan esa
relación debe estar cercana a 1 o levemente
inferior (0,8). P/L altos (2 o más) indican masas
muy tenaces, cortas, que no se expanden
adecuadamente en la fermentación, dando
volúmenes de pan muy bajos (Cuniberti, et al.,
2016). Los altos valores de P/L obtenidos en este
experimento pueden asociarse a los bajos
valores de proteína en grano (Cuniberti, et al.,
2016). Lerner et al. (2016) reportaron que L se
asocia fuertemente a la concentración de
proteína en grano, es un parámetro altamente
dependiente de la disponibilidad de nitrógeno,
donde debe considerarse no sólo del suministro
de nitrógeno, sino también, la capacidad de
particionar nitrógeno a destinos cosechables por
parte del cultivo. En este experimento, durante
el mes de octubre ocurrieron importantes
precipitaciones, pudiendo haber generado una
disminución del nitrógeno disponible, afectando
el valor de L, situación que también explicaría
los altos valores de P/L. Por ello, los genotipos
estables en eficiencia de recuperación de N en
grano, presentan menor variación en los valores
de dicho parámetro (L), aún entre años con
diferente distribución de precipitaciones (Lerner
et al., 2013).
En este estudio, aunque se trabajó con un
cultivar del grupo 1 de calidad, las harinas
tuvieron bajos valores de W, una característica
negativa y por lo tanto a mejorar en las harinas
producidas en la Pampa. Este resultado coincide
con lo observado por Dillchneider (2020). Esta
investigadora encontró valores de W de 145 en
trigos, ACA 315 no fertilizados y 179 para el
tratamiento fertilizado con 80 kg.ha
-1
de N en la
siembra, en trigos que tenían más del 11% de
proteína en grano y 28% de gluten. En nuestro
experimento para esa misma dosis y momento
de aplicación de nitrógeno y el mismo genotipo
el valor de W fue 226. Por ello coincidimos con
lo expresado por Dillchneider (2020), en que la
fertilización nitrogenada mejora el valor de W,
sin embargo, los valores hasta ahora informados
en la región, son menores a los requeridos (W
de 300 J x 10
-4
).
Lerner et al. (2016) aunque encontraron efecto
de la disponibilidad de nitrógeno sobre W,
consideran que el genotipo, claramente asociado
con la composición proteica del gluten, es la
fuente de variación preponderante seguido por
la fertilización. Abbate (2016) expresa que W es
un parámetro muy estable, que depende del
cultivar, y que es muy probable que un cultivar
de alto W en una subregión también tenga alto
W otras subregiones. Sin embargo, la variedad
ACA 315 en un experimento realizado en la
Región Semiárida Pampeana, expresó
características de calidad correspondientes a
genotipos del Grupo de calidad 2, sin
diferenciarse de la variedad SY 100
(Dillchneider, 2020). De manera que en función
de los resultados de este experimento, podemos
concluir que la limitante de la expresión de los
valores de W, acordes a una variedad del grupo
de calidad 1, es debido al componente
ambiental.
Los resultados obtenidos en este experimento
no muestran una relación entre la composición
proteica de las harinas y los valores de W (Tabla
5 y 6), lo que podría deberse a que la fuerza del
gluten se relaciona más con la composición de
las gluteninas de alto peso molecular que con el
grupo de calidad del trigo (Arrigoni et al., 2016).
La variabilidad alélica de las gluteninas de alto
peso molecular ha sido analizada como una de
las posibles determinantes de la calidad
panadera (De la O. Olán et al., 2011; Plaza,
2013), de manera que para mejorar las harinas
producidas en la provincia deberá evaluarse,
además de la disponibilidad de nitrógeno el uso
de otros genotipos, estudiando la composición
de las diferentes unidades de gluteninas.
G
iménez, M., Quiriban, A., Fernández, R., y Pereyra Cardozo, M.
73
La dependencia de varios parámetros de
calidad de la composición de las proteínas es una
herramienta útil para manipular caracteres
específicos en los programas de mejora de trigo
(Cuniberti et al., 2003). Con la fertilización
nitrogenada, según la dosis y el momento de
aplicación, es posible cambiar la composición
de proteínas de las harinas y mejorar el
equilibrio entre la fuerza de la masa y la
extensibilidad para mejorar la calidad de
panificación (Islas-Rubio et al., 2011). Por ello,
la mejora tecnológica en el cultivo de trigo, por
la incorporación de la fertilización nitrogenada
al paquete tecnológico, permitirá mejorar la
calidad panadera de los trigos producidos en la
provincia de La Pampa. Sin embargo, los
resultados de este experimento muestran que
aunque, los tratamientos 0+40 y 80+0
presentaron mayor concentración de GI y mayor
relación GI/PM, se obtuvieron masas muy
tenaces. Lerner et al. (2016) reportaron que el
Score Glu-1, que califica según alelos de
GAPM, no coincidió estrictamente con el Grupo
de Calidad de la variedad, evidenciando la
influencia de otras fracciones proteicas del
gluten y su interacción con el ambiente y que la
expresión del potencial genético atribuido a la
composición alélica de gliadinas y gluteninas
podría estar regulada en parte por atributos de
eficiencia de uso de nitrógeno. De manera, que
no solo debe considerarse la información
genética del genotipo, sino también la
regulación de la expresión génica, en respuesta,
a factores ambientales, como la disponibilidad
de nitrógeno.
Al comparar los resultados obtenidos en este
estudio, con una evaluación realizada por
Molfese (2017), sobre 49 muestras de ACA 315,
observamos que el mismo genotipo cultivado en
La Pampa, tuvo menores valores de gluten y W
y valores altos para P/L. Abatte (2010), expresa
que los efectos de localidad y de año son tanto o
más importantes que el de cultivar sobre las
variables asociadas con la calidad industrial. Por
ello, sugiere, que no es conveniente aplicar el
mismo criterio de clasificación de la calidad en
todas las subregiones trigueras. A fin de mejorar
el sistema de clasificación actual, se puede
intentar identificar localidades representativas
en distintas subregiones para evaluar la calidad
(Abatte, 2010). En este experimento la
fertilización nitrogenada no mejoró las
propiedades reológicas de la masa al igual que
lo informado por Dillchneider (2020), por lo que
es necesario seguir investigando a fin de obtener
harinas de mejor calidad panadera en la
provincia de La Pampa.
Existe evidencia que la concentración de
azufre en el grano de trigo afecta las propiedades
reológicas de la masa (Zhao et al., 1999). Arata
(2017) reportó que la fertilización azufrada
tendió a disminuir P y a incrementar L, en
harinas de trigos cultivados en Argentina. Esto
puede asociarse a un aumento de la fracción
50PS (fracción rica en gliadinas) y la relación
50PS/50PI cuando se fertiliza con azufre (de la
O Olán et al., 2010), favoreciendo una masa más
débil. De manera que podría considerarse la
disponibilidad de azufre como uno de los
parámetros a estudiar para modificar las
propiedades de las harinas producidas en La
Pampa.
La deficiencia de S también puede surgir
como consecuencia de la fertilización
nitrogenada, dado que aumenta la relación N/S
favoreciendo a las proteínas pobres en S tales
como las GAPM (Zhao et al., 1999) y
aumentando la relación GAPM/GBPM (Wieser
2004). En acuerdo con esto, varios autores
reportaron que al fertilizar con S resulta en una
reducción de la resistencia a la extensión y un
incremento en la extensibilidad de la masa
(Wooding et al., 2000; Zörb et al., 2009).
El contenido de S de los suelos en la Región
Semiárida Pampeana es bajo, asociado a los
valores de materia orgánica y gran parte de los
mismos se encuentran en valores por debajo del
umbral. Sin embargo la aplicación de 10, 20 y
30 Kg S. ha
-1
no modificó el contenido de S ni la
relación N/S en grano aunque se obtuvieron
incrementos del rendimiento (Barraco et al.,
2013). Con estas dosis de S y la aplicación de
170 Kg N.ha
-1
la relación N/S varió entre 13:1 y
14:1 (Barraco et al., 2013). Esta relación es
elevada en función de lo sugerido por algunos
autores, dado que debería ser entre 10:1 a 12:1
(Randall & Wrigley, 1986) y con un valor mayor
a 16/1 se puede esperar pérdida de calidad del
Efectos de la fertilización nitrogenada en la composición de las proteínas de la harina y la calidad de la masa en trigo cultivado en la provincia
de La Pampa
74
grano (Byers & Bolton, 1979). Por lo que, la
fertilización azufrada debe considerarse como
un factor a evaluar a fin de mejorar la calidad
panadera de las harinas producidas en la
provincia de La Pampa.
cO
nclusIOnes
La dosis y momento de aplicación del
nitrógeno afectaron la concentración de
gluteninas y la composición de las fracciones
proteicas favoreciendo las proteínas poliméricas
y aumentando la relación de las proteínas
poliméricas respecto de las monoméricas, sin
embargo, el aumento de la fracción de las
proteínas poliméricas en las harinas, no se
tradujo en mejora de las propiedades reológicas.
El nitrógeno agregado en este experimento en
los diferentes tratamientos, no fue suficiente
para obtener harinas de buena calidad panadera.
Se obtuvieron bajos valores de proteína en grano
y las harinas tuvieron baja concentración de
gluten y las masas bajos valores de W y altos
valores de P/L, afectando negativamente sus
propiedades panaderas generando masas muy
tenaces y poco extensibles. Debido a los bajos
valores de proteína en grano no pudieron
interpretarse los parámetros del farinograma,
dado que en estas condiciones son
sobrestimados.
Estos resultados evidencian, que no solo debe
considerarse la información genética del
genotipo, sino también la regulación de la
expresión génica, en respuesta, a factores
ambientales, como la disponibilidad de
nitrógeno. Por ello, se deberá seguir estudiando
el genotipo, tanto a nivel de variación alélica
individual como en combinación de diferentes
alelos de las proteínas de reserva del grano.
Además resulta necesario incorporar en futuros
estudios dosis y momentos de aplicación de
nitrógeno y otros nutrientes, como el azufre, a
fin de obtener harinas de mejor calidad panadera
en la provincia de La Pampa.
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