Estudio comparativo de propiedades físicas extensivas en granos de arroz, respecto al porcentaje de grano entero, en productos comerciales de diferentes marcas.
Estudio comparativo de propiedades físicas extensivas en granos de arroz, respecto al porcentaje de grano entero, en productos comerciales de diferentes marcas.
3 .lilia199617@gmail.com
Resumen
El arroz, Oryza sativa, es uno de los cereales de mayor consumo a nivel mundial y constituye una importante fuente de carbohidratos. Diversos factores ambientales, fisiológicos y genéticos influyen en la calidad final de este producto; dentro de las características que definen la calidad y rendimiento del arroz se encuentra el peso del grano, el cual está definido por el tamaño del mismo; en este estudio se realizó un análisis de variabilidad entre la masa, la longitud y el ancho de muestras comerciales de arroz provenientes de diferentes marcas y a diferentes porcentajes de grano entero. Como resultados se obtuvo una tendencia general a la variación de las características estudiadas respecto a la calidad de grano entero y también respecto a las diferentes marcas.
Palabras claves: Oryza sativa, masa, longitud, ancho, calidad del arroz.
Introducción:
El arroz, Oryza sativa, es un cereal o hierba domesticada, el cual presenta una gran relevancia a nivel mundial, debido a que tiene mayores índices de cultivo a nivel global (Tinoco Mora & Acuña Chinchilla, 2009); alimenta a más del 65% de la población y es un alimento rico en carbohidratos, lo anterior ha llevado a tomarlo en consideración como un “alimento básico” (Saikrishna, Sayantani, Vijayalakshmi, Moses, & Anandharamakrishnan, 2018).
En Costa Rica, existió una etapa donde se mejoró la producción del arroz y su cultivo, debido a que los importaciones traían enfermedades como Pyricularia oryzae y la plaga Sogatodes oryzicola, con ello hubo un mejoramiento industrial que involucra secado, almacenamiento, limpieza y descascarado, con esto hoy en día tenemos que el aumento de la producción nacional se debe al incremento en la eficiencia de la producción. (Cortés,1994).
La producción del arroz varía con la región, existen sistemas de producción bajo riego, en condiciones de secano; y métodos de siembras diferentes, entre ellos: por trasplante, al voleo, pre-germinado y en línea, entre otros (Barkert et al., 1985). Con esto también, existe la acción de factores que están relacionados con sus propiedades tales como tamaño, forma, peso, dureza, contenido de amilosa, entre otros; además, existen algunos que se refieren a la cosecha y así como su manejo, transporte y almacenamiento (Martínez y Cuevas, 1989).
Los factores ambientales influyen en la calidad final del grano, ya que afectan el crecimiento de la planta y los procesos fisiológicos relacionados con su formación. Las altas y bajas temperaturas (por encima y por debajo de los límites críticos) afectan el rendimiento del grano, ya que inciden en la formación de espiguillas y en su maduración. Además, las bajas temperaturas limitan la duración del período de germinación, la tasa de crecimiento y el desarrollo de las plantas. Las altas temperaturas causan estrés térmico sobre las plantas de arroz (FAO, 2004).
Cabe destacar que, dentro de las características que definen el rendimiento del arroz se encuentra la masa del grano y ésta se encuentra relacionado con el volumen del mismo (influído por su tamaño)(Hu et al., 2018), ahí radica la importancia del estudio de la longitud y el ancho del grano, ya que estos definirán el tamaño del mismo y éste tendrá una implicación directa en el rendimiento y calidad del arroz. Con base a lo anterior, el objetivo de este estudio consistió en determinar si existe una variación en las medias de la masa, longitud y ancho del grano de arroz, en diferentes marcas comerciales, con respecto al porcentaje de calidad de grano entero.
Materiales y Métodos:
Obtención de las muestras de estudio.
Las bolsas de arroz de estudio se adquirieron en establecimientos comerciales en la ciudad de Heredia, Costa Rica. Se trabajó con tres marcas comerciales: Arroz Tío Pelón (ATP), Arroz Indiana (AID) y Arroz Imperio (AIP); y tres calidades de grano entero: 80% (P80),91% (P91) y 99% (P99), a cada tipo de arroz estudiado le fue asignado un código para su identificación durante el experimento; de esta manera las muestras fueron: ATP80, ATP91, ATP99, AID80, AID91, AID99, AIP80, AIP91 y AIP99; para la obtención de la muestra se tomó cada empaque de arroz, se agitó ligeramente para una distribución aleatoria de su contenido, y se depositó en una placa petri que estaba colocada dentro de una balanza analítica Sartorius AX224; se tomó una muestra de aproximadamente 2.00 g de cada arroz a estudiar.
Medición de la masa de las muestras
Se tomó la muestra de arroz obtenida en el paso anterior y, grano por grano, se midió su masa utilizando para ello una balanza analítica Sartorius AX224; una vez que cada grano se pesó fue inmediatamente dirigido a la etapa de medición de longitud y ancho.
Medición de la longitud y ancho de las muestras
Utilizando las muestras obtenidas en el proceso de pesado anterior, se utilizó un calibrador digital TRUPER CALDI-6MP, con el cual se determinó su longitud, del extremo superior al inferior, y su ancho en la sección media del grano, posterior a la medición de cada grano, estos fueron colocados sobre cinta adhesiva para poder mantener un control de la cantidad y el orden de los granos medidos.
Análisis estadístico entre las muestras estudiadas
Se realizó, utilizando RStudio, un ANOVA para determinar la varianza entre la masa, la longitud y el ancho, respecto a la marca y otro respecto al porcentaje de grano entero, en total se realizaron 6 pruebas de análisis de varianza seguidas de pruebas para verificar la normalidad de los residuos y la homocedasticidad, finalmente se aplicó una prueba Post-Hoc para determinar qué relaciones entre los grupos presentaban variación.
Resultados:
El estudio se realizó en 994 granos de arroz; se logró observar valores diferentes de masa, longitud y ancho promedio tanto en arroces con calidad de grano diferente como en calidades similares de diferente marca (Cuadro 1);en general se obtuvo una tendencia al aumento de la magnitud de las propiedades físicas estudiadas conforme el arroz presentaba mayor porcentaje de grano entero y se observaron ligeras variaciones de las propiedades de estudio entre mismos porcentajes de grano entero en marcas diferentes, existió también casos donde las propiedades no presentaron valores esperados, como por ejemplo los pesos promedio obtenidos en AID91 y AID99, en donde el arroz de menor calidad presentó un mayor valor de la propiedad estudiada, este mismo comportamiento pudo observarse en los anchos promedio obtenidos.
Cuadro 1. Valores promedio de la masa, longitud y ancho obtenidos en las muestras de estudio
Tras la realización de un análisis de varianza en las medias de las características estudiadas (Figura 1) En general se pudo observar una tendencia a la variación significativa (p<0.05) entre las medias de las propiedades en estudio en arroces de diferentes calidades de grano y de diferentes marcas, tal es el caso del análisis masa~marca entre AID80 (0.018 ± 0.005g) respecto a AID91 (0.021 ± 0.003g) y respecto a AIP80 (0.015 ± 0.005g), este tipo de resultados fue el más frecuente en el análisis de variación de las medias de las propiedades estudiadas ; sin embargo, existen casos particulares como el análisis de masa~marca del arroz AID99 (0.020 ± 0.003g) el cual no presentó variación respecto a calidades de grano inferiores, en su misma marca como AID80 (0.018 ± 0.005g) o AID91(0.021 ± 0.003g) y tampoco presentó variaciones respecto a la media de otras marcas estudiadas como por ejemplo con AIP91 (0.019 ± 0.004g) y AIP99 (0.020 ± 0.003g).
Figura 1. Distribución de promedios obtenidos en el análisis de la masa, longitud y ancho del grano respecto a la marca comercial y el porcentaje de grano entero
Tras un análisis de la normalidad de los residuos obtenidos en los análisis de varianza realizados (Cuadro 2) pudo determinarse que la no normalidad de los residuos en el análisis masa~marca (p-value=2.751e-15 ), por otro lado se determinó la no normalidad de los residuos en el análisis masa~porcentaje (p-value=6.708e-15); se determinó también la no normalidad de los residuos en el análisis longitud~marca (p-value< 2.2e-16 ) y en el análisis longitud~porcentaje (p-value< 2.2e-16 ). Finalmente en el análisis ancho~marca, se determinó la no normalidad de los residuos (p-value=2.844e-06 ), así como en el análisis ancho~porcentaje (p-value=5.197e-06 ).
Cuadro 2. Valores de p obtenidos en la prueba de shapiro, para determinar la normalidad de los residuos de cada uno de los análisis realizados.
Los resultados de la prueba de homocedasticidad (cuadro 3) demostraron un comportamiento no homocedástico para el análisis masa~marca (gl=8, p-value=1.539e-15 ), al igual que para el análisis masa~porcentaje (gl=2, p-value< 2.2e-16 ); el análisis longitud~marca presentó también la no homocedasticidad (gl=8, p-value< 2.2e-16 ), al igual que el análisis longitud~porcentaje (gl=2, p-value< 2.2e-16 ); el análisis ancho~porcentaje, al igual que los anteriores presentó no homocedasticidad (gl=2, p-value=0.028 ); sin embargo el análisis ancho~marca sí presentó homocedasticidad (gl=8, p-value=0.129).
Cuadro 3. Valores de p obtenidos en la prueba de leveneTest para determinar la homocedasticidad de los residuos de cada uno de los análisis realizados.
Discusión:
Puede observarse que, en general, existen diferencias significativas a nivel de comparación de calidad de grano entero observado en los valores de p obtenidos en los análisis de varianza realizados, esto se debe a que la calidad de grano entero está definida como la cantidad grano descascarado o pulido que presenta un largo igual o superior a las ¾ partes del largo mínimo del tipo al que pertenece (Hernaíz & Alvarado, 2008), por lo que es de esperar que a mayor calidad de grano entero se observe en general un aumento tanto de la longitud promedio como de la masa promedio, ya que la masa del grano de arroz está directamente relacionado con el volumen que éste posee (Hu et al., 2018), de manera que los volúmenes, en promedio mayores, de granos con mayor calidad de grano entero, están relacionados con valores mayores de masa en comparación a calidades de grano menores, esta asociación se refleja en gran cantidad de relaciones entre los grupos de estudio, de igual manera en el estudio del ancho, ya que como este se midió en la zona más ancha del grano, en granos partidos no se realiza una correcta estimación del ancho que éste pudo haber presentado al estar entero; por lo que podría considerarse que a mayor calidad de grano entero se espera un valor ligeramente mayor de ancho; en general, muchos de los resultados obtenidos apoyan lo planteado anteriormente; sin embargo, se llegaron a presentar casos como el de AIP99-AIP80 en el análisis masa-marca, el cual indica que no hay varianza en los valores de las medias de su masa, con p>0.05, podemos tomar en cuenta que casos como el anterior pueden presentarse debido a que el estudio se realizó en una pequeña muestra de una bolsa de arroz, la cual es, a su vez, una pequeña muestra de un lote de arroz producido y este puede estar asociado a errores aleatorios que afectan directamente el resultado del estudio (Skoog y West, 2015) para evitar esta clase de problemas puede realizarse un estudio a una muestra mayor de bolsas de arroz procedentes de un mismo lote de producción, además existe la posibilidad de que las condiciones climáticas hubieran afectado el rendimiento del arroz en el momento de la producción (Laenoi, Rerkasem, Lordkaew, & Prom-u-thai, 2018).
Por otro lado existieron variaciones en la comparación de características entre marcas, ya que en casos como el AIP80-AID80 en el análisis masa-marca, en el cual dos calidades similares llegan a presentar varianza en la característica de estudio, con un p<0.05, esto puede deberse a que la calidad del grano de arroz está determinada por el control genético y las condiciones ambientales durante la temporada de crecimiento; la temperatura, por ejemplo, puede afectar directamente de manera negativa el rendimiento y la calidad del arroz, pudiendo incluso llegar a hacer que se vea disminuido el peso y rendimiento del grano (Laenoi et al., 2018) y en Costa Rica, la producción de arroz se lleva a cabo durante dos periodos al año (Solano, 2018), las condiciones ambientales implicadas en estos dos periodos puede estar afectando la calidad final del producto, es decir, los arroces estudiados pudieron haber sido producidos en periodos diferentes y por ello variaron las características estudiadas; además, el tamaño del grano, el cual está directamente implicado en la masa, longitud y ancho del mismo, se ve determinado por múltiples condiciones fisiológicas y puede haber incluso mecanismos genéticos que se ven implicados en el tamaño final del grano de arroz (Hu et al., 2018), en el caso de Costa Rica se tiene constancia del cultivo de diversas variedades de arroz (Tinoco Mora & Acuña Chinchilla, 2009; IICE, 2011), por lo que las variaciones pueden estar sujetas también a las características propias de la variedad de arroz que la marca comercializa; sin embargo, la variedad de arroz no se encuentra especificada ni en el empaque comercial ni en las páginas web de las casas productoras.
Referencias Bibliográfica:
Barkert, R., Herat. R. W. and Rose, B. 1985. Asian rice farming systems. En: The rice economy of Asia. Barker, R., Herat. R.W (eds). Ed. Resource for the future. Washington. U.S. pp 14 – 35
Cortes, G. (1994). ATLAS AGROPECUARIO DE COSTA RICA. En G. Cortéz, ATLAS AGROPECUARIO DE COSTA RICA (págs. 87-90). San José: Universidad Estatal a Distancia.
Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 2004. http://www.fao.org/docrep/006/y2778s/y2778s04.htm. Fecha consulta: 13/8/2015
Hernaíz, S., & Alvarado, R. (2008). Calidad Industrial del Arroz: Un factor importante en la modernización del cultivo, 50–52. INIA Quilamapu: Chile.
Hu, Z., Lu, S.-J., Wang, M.-J., He, H., Sun, L., Wang, H., … Liu, J.-X. (2018). A Novel QTL q TGW3 Encodes the GSK3/SHAGGY-Like Kinase OsGSK5/OsSK41 that Interacts with OsARF4 to Negatively Regulate Grain Size and Weight in Rice. Molecular Plant, 11(5), 736–749. https://doi.org/10.1016/j.molp.2018.03.005
IICE. (2011). Producción, Tecnología y Comercialización del Arroz en Costa Rica 1950-2005, 1, 739, Universidad de Costa Rica: Costa Rica.
Laenoi, S., Rerkasem, B., Lordkaew, S., & Prom-u-thai, C. (2018). Seasonal variation in grain yield and quality in different rice varieties. Field Crops Research, 221(December 2016), 350–357. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.06.006
Martínez, C. y Cuevas, F. Evaluación de la calidad culinaria y molinera del arroz. 1989. CIAT centro Internacional de Agricultura Tropical, Cali, Colombia, 75pp.
Saikrishna, A., Sayantani, D., Vijayalakshmi, S., Moses, J. A., & Anandharamakrishnan, C. (2018). Ageing of rice: A review. Journal of Cereal Science, 81, 161–170. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2018.04.009
Skoog, D.A.; West, D. M.; Holler, F. J.; Crouch, S. R. Fundamentos de Química Analítica, 9na Edición; Cengage Learning Editores: México, 2015;pp 94-95
Solano, F. V. (2018). Situación del mercado del arroz en Costa Rica : una mirada a la realidad, 38, 1–22.
Tinoco Mora, R., & Acuña Chinchilla, A. (2009). Cultivo de arroz (Oryza sativa): manual de recomendaciones técnicas. Instituto Nacional de Innovación y Transferencia en Tecnología Agropecuaria: San José, Costa Rica.