Aportación de Zinc al cultivo

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Introducción

El zinc es un nutriente que resulta esencial para la vida. Aunque es requerido en pequeñas cantidades, su deficiencia puede provocar diversos desórdenes en el organismo, como depresión del sistema inmune, cardiopatías, retraso en el crecimiento, infertilidad o riesgo de padecer cáncer, entre otros. Sin embargo, a pesar de su enorme importancia, los niveles consumidos por la población suelen ser inferiores a los recomendados. De hecho, se estima que más de una tercera parte de la población mundial es deficiente en dicho nutriente. Es por esto que su inclusión en nuestra dieta habitual tiene una notable importancia, siendo necesario incorporarlo mediante alimentos ricos en zinc, como, por ejemplo, el brócoli. Este alimento vegetal posee un alto contenido que, sin embargo, puede perderse por un mal manejo del cultivo o por la forma de cocinarlo. Por ello, es esencial mantener los niveles de zinc en esta crucífera mediante un aporte adecuado durante su cultivo.

La esencialidad de los micronutrientes

Los micronutrientes son elementos esenciales para el correcto funcionamiento, crecimiento y desarrollo de los seres vivos, que no pueden ser sintetizados por el organismo y deben obtenerse directamente de la dieta en cantidades suficientes, estando presentes en las vitaminas y los minerales (West et al., 2012).

Como ya es de sobra conocido, los minerales pueden clasificarse en macroelementos y microelementos, entre los que se encuentra el zinc, siendo todos esenciales para los seres humanos. La única diferencia es la cantidad de éstos requerida, siendo superior a 50 mg día-1 en el caso de los macroelementos e inferior a 50 mg día-1 para los microelementos (Moreno et al., 2006).

Es importante señalar que, aunque las cantidades de micronutrientes requeridas sean muy pequeñas, su deficiencia va a perjudicar al correcto desarrollo de los procesos fisiológicos, derivando en posibles problemas de salud. Las deficiencias más extendidas en la población son las de Fe, I, Zn, folato y vitamina A, debida principalmente a una ingesta dietética inadecuada. Estas carencias nutricionales pueden causar dificultades en diversos aspectos, como el crecimiento, el desarrollo intelectual, complicaciones perinatales o riesgo de morbilidad y mortalidad (Bailey et al., 2015).

Esta nutrición deficitaria de micronutrientes, conocida como el “hambre oculta” o «hidder hunger», suele producirse sin ser conscientes de ello y afecta a unos 2,000 millones de personas en todo el mundo, siendo las mujeres embarazadas y los niños menores de 5 años los subgrupos de población más vulnerables (Shetty, 2011; Merson et al., 2012; Bailey et al., 2015; Olatunji y Afolayan, 2018; Das et al., 2019).

La importancia del zinc en la salud humana

El zinc es uno de los microelementos más importantes y necesarios, no solamente para los seres humanos, sino también para todos los seres vivos, animales y plantas incluidos (Alloway, 2009). Su importancia radica en que interviene en innumerables funciones del organismo y su deficiencia puede ocasionar serios trastornos a la salud. Numerosos autores han estudiado sus funciones y propiedades, entre las que destacan:

  • Tiene funciones catalíticas, estructurales y reguladoras (López de Romaña et al., 2010).
  • Es constituyente de más de 300 enzimas, con un papel vital en el metabolismo de proteínas, lípidos, hidratos de carbono y alcoholes (Bhowmik et al., 2010).
  • Participa activamente en procesos como la división celular, el funcionamiento del sistema inmunológico, la mineralización de los huesos, la síntesis y el transporte de la vitamina A, el control de los radicales libres, además de la síntesis, almacenamiento y secreción de la insulina (McDowell, 1992; Kirchgessner et al., 1993; Shankar y Prasad, 1998; Pechín et al., 1999; Barnett et al., 2010).

Esa amplia participación en el metabolismo, atribuye al zinc una importante función en el mantenimiento de la salud (Merson et al., 2012). Además, se encuentra en todas las células, tejidos, fluidos y secreciones, con concentraciones relativamente altas en alguno de ellos, ya que el 85 % del zinc de todo el cuerpo se encuentra en los músculos y huesos, el 11 – 14 % en la piel, el pelo y el hígado, y el resto en los demás tejidos (Calesnick y Dinan, 1988; Jackson, 1989).

Es preciso destacar que menos del 1 % del zinc corporal se encuentra en el sistema circulatorio, lo que refleja que no existen grandes reservas corporales intercambiables, siendo necesario un suministro adecuado de este elemento en la dieta de forma regular (Merson et al., 2012). Sin embargo, considerando su trascendencia en el funcionamiento de nuestro cuerpo, más de un tercio de la población mundial se enfrenta a deficiencias de zinc, incluyendo a niños menores de 5 años, aproximadamente 450 mil (WHO/FAO, 2009; Das et al., 2019).

Se estima que el Sudeste Asiático y el África Subsahariana son las regiones con un mayor porcentaje de población con riesgo de ingesta deficiente de zinc, aunque regiones desarrolladas, como Europa o Norteamérica, también presentan alguna deficiencia al respecto (Hotz y Brown, 2004; Wuehler et al., 2005). Por tanto, existe una deficiencia subclínica a nivel mundial que predispone a la población a contraer diversos tipos de enfermedades, por lo que es primordial que dicha ingesta aumente hasta alcanzar los valores recomendados, especialmente las personas mayores, que son los más vulnerables a esta deficiencia. Según la National Research Council (2001), la Ingesta Diaria Recomendada (IDR) de zinc para la población adulta es de 15 y 12 mg diarios para hombres y mujeres sanos, respectivamente.

De este modo, consumir cantidades deficitarias de zinc puede acarrear numerosos problemas, entre los que destacan:

  • Afección de múltiples funciones del organismo, incluyendo el crecimiento físico, la competencia inmunológica, la función reproductiva y el desarrollo neuronal (Wessells y Brown, 2012).
  • Causar numerosas enfermedades, como depresión, cardiopatías, asma, pérdida de apetito, del olfato y el gusto, desórdenes gastrointestinales, anorexia, enfermedades renales, algunos tipos de cáncer, arteriosclerosis, anemia, etc. (Gibson, 2007; Levenson y Morris, 2011; Chasapis et al., 2012; Prasad, 2020).
  • En varones adultos puede llevar a la hiperplasia prostática, afectando a la función reproductiva y a la fertilidad (Bhowmik et al., 2010).
  • En mujeres embarazadas puede ocasionar la disminución de las células cerebrales en los fetos y afectar a su desarrollo (Gibson et al., 2008; Chasapis, 2012).
  • En niños puede provocar enfermedades infecciosas (neumonía, diarrea, etc.), debilitar el sistema inmunológico, obstaculizar el crecimiento normal, el desarrollo intelectual y la salud del sistema reproductivo (Gibson et al., 2008; Chasapis, 2012).

Es evidente que la deficiencia de zinc que sufre el organismo es debida a la baja ingesta de este nutriente, por un escaso o nulo consumo de alimentos ricos en zinc, como son los de origen animal (carnes de vacuno, cerdo, aves de corral, pescado o marisco) y, en menor concentración, los huevos y productos lácteos. En lo que respecta a los alimentos de origen vegetal, el contenido en zinc es relativamente alto en nueces, semillas, legumbres y granos enteros, mientras que se estima más bajo en tubérculos, cereales refinados, frutas y verduras (Hotz y Brown, 2004; Rubio et al., 2007), aunque autores como Martínez-Hernández et al. (2013), Kaluzewicz et al. (2016) y Slosar et al. (2017) han ratificado que el brócoli es un alimento rico en zinc, con valores comprendidos entre 21.7 y 70.0 mg kg-1.

Finalmente, hay que tener en cuenta un aspecto importante como es la biodisponibilidad de los nutrientes, es decir, la proporción de los minerales ingeridos que es realmente utilizada por el organismo (Hart et al., 2011). En este sentido, el zinc procedente de los alimentos vegetales posee una menor biodisponibilidad debido a la presencia de un “antinutriente” conocido como fitato, que es un fuerte quelante de los minerales Ca, Fe, Mg y Zn. Este efecto antinutricional está causado por la incapacidad de ser degradado en la digestión, debido a la ausencia de la enzima fitasa intestinal en los humanos. Entonces, al no poder ser digeridos ni absorbidos los fitatos en el tracto intestinal humano, los minerales ligados al fitato también pasan por el intestino sin ser absorbidos (Hotz y Brown, 2004). Por tanto, los fitatos son capaces de causar desnutrición de los minerales, incluso aunque se hayan ingerido en altas concentraciones (Gargari et al., 2007; Wang et al., 2009).

La biodisponibilidad del zinc puede incrementarse, según White y Broadley (2009), de tres formas distintas:

  • Aumentando los contenidos de Zn mediante la ingesta.
  • Aumentando los promotores de Zn (sustancias que promueven su absorción).
  • Disminuyendo los antinutrientes del Zn.

En cualquier caso, es fundamental consumir alimentos que contengan zinc, además de otros elementos minerales, por la trascendencia que tienen éstos, no solamente en la salud humana, sino también animal y vegetal.

El papel del zinc en la alimentación

Siendo conscientes de la importancia que tiene el zinc en el correcto funcionamiento de nuestro cuerpo y, por el contrario, los graves problemas que se pueden generar si falta este nutriente en él, no existe ninguna duda de que el nivel de zinc consumido debe ser el adecuado, además de manera constante. Sin embargo, como se ha comentado anteriormente, existe en el mundo una deficiencia generalizada de este elemento en la dieta normal de la población.

Por tanto, es preciso incrementar la ingesta de zinc (White y Broadley, 2005) hasta alcanzar los niveles recomendados (National Research Council Dietary, 2001). Algunas estrategias al respecto pueden ser:

– Aumentando el consumo de alimentos ricos en zinc, especialmente carnes y pescados.

– Consumiendo preparados farmacológicos con dicho nutriente.

– Añadiendo este mineral al agua potable o a los alimentos en su procesado.

No obstante, estas estrategias son costosas, difíciles de administrar y, en muchos casos, no llegan a todas las personas en riesgo de esta deficiencia (Alloway, 2008). Además, tienen una efectividad limitada, ya que suministran el zinc de forma inorgánica, presentando una menor biodisponibilidad por el organismo (Hart et al., 2011).

Los alimentos vegetales, como el brócoli, que presentan buenos niveles de zinc, suponen una alternativa viable, al no ser productos caros y aportar vitaminas y minerales, propias de los vegetales. Sin embargo, hay que tener presente que el contenido mineral y/o su biodisponibilidad pueden cambiar. Así lo han determinado diferentes autores a lo largo del procesado y cocinado de la materia prima. Por ejemplo, con el cocinado de guisantes, se ha observado una pérdida media en el contenido de zinc del 30 % (Poblaciones y Rengel, 2016).

Respecto al brócoli, entre los diferentes métodos que existen para su preparación, el hervido es el método que produce mayores pérdidas de compuestos nutritivos y bioactivos (fenoles, glucosinolatos, carotenoides, vitaminas, minerales, etc.) debido a los procesos de lixiviación (Petersen, 1993; Zhang y Hamauzu, 2004; Galgano et al., 2007; López-Berenguer et al., 2007), donde la temperatura y el tiempo de cocinado son los dos factores a considerar en la tasa de degradación de los compuestos bioactivos (Baenas et al., 2019).

Las aportaciones de zinc al cultivo

El zinc no solo es importante en los seres humanos, también es esencial para las plantas, ya que se encuentra implicado en procesos fisiológicos y bioquímicos tan importantes como la fotosíntesis, síntesis de proteínas, función antioxidante, polinización, crecimiento, mecanismos de regulación y defensa frente a enfermedades (Cakmak et al., 1989; Brown et al., 2004).

Por ello, es sumamente importante durante el ciclo de cultivo, llevar a cabo un aporte nutricional moderadamente adecuado, en el que el zinc no es una excepción. A este respecto, ha surgido el término “biofortificación agronómica”, definida por White y Broadley (2005) como “el proceso de incrementar la concentración biodisponible de elementos esenciales en la parte comestible de las plantas cultivadas mediante intervención agronómica”. Esta técnica se basa principalmente en la aplicación de fertilizantes con altos contenidos en los micronutrientes que se quiere incrementar.

En este sentido, ha mostrado resultados satisfactorios en cuanto al aumento de zinc en los cultivos que crecen en suelos pobres en este mineral (Rengel y Graham, 1995; Broadley et al., 2007; Cakmak et al., 2010; Gómez-Coronado et al., 2016). De esta manera, se centra en la mejora de las cualidades nutricionales de los cultivos, aumentando el contenido de minerales y su biodisponibilidad de manera natural, quedando la mayor parte acumulada de forma orgánica, que es más asimilable por el organismo (Broadley et al., 2006).

Es evidente que, si un cultivo de brócoli crece en un suelo con bajos niveles de Zn y no se le aplica este nutriente, su contenido será muy bajo y el alimento cosechado presentará una deficiencia, no aportando los beneficios esperados y ocasionando los problemas comentados anteriormente. Según Kiekens (1995), el rango de concentración de zinc en los suelos agrícolas oscila entre 10 y 300 mg kg-1, con un valor promedio de 50 mg kg-1 de suelo. Las concentraciones entre 10 y 30 mg kg-1 se consideran deficientes en dicho elemento (Alloway, 2008). La deficiencia de Zn en los suelos es la más extendida en las tierras agrícolas de todo el mundo (Graham et al., 2007; White y Broadley, 2009).

No obstante, esta deficiencia en el suelo puede estar ocasionada, por niveles bajos del microelemento (Gómez-Coronado et al., 2016), pero también por diversos factores químicos y físicos, como pueden ser: niveles elevados de pH, bajos contenidos de humedad y de materia orgánica, textura arenosa, compactación del terreno, etc. Estos factores pueden reducir significativamente la solubilidad del Zn y perjudicar su absorción por parte de las raíces de las plantas (Alloway, 2008; Cakmak, 2008). Por lo tanto, cuando los cultivos crecen en suelos con escasa disponibilidad de Zn muestran, no solo un bajo rendimiento, sino también bajas concentraciones en sus partes comestibles (Cakmak et al., 2010).

Considerando todo esto, es necesario realizar una aportación mineral, en este caso de zinc, que sea adecuada y continua a lo largo del cultivo. Las principales vías para hacerlo son:

– Aplicación a través de fertilizantes al suelo. Existen en el mercado distintas formulaciones para aportar zinc al cultivo, que pueden administrarse en varias veces, preferentemente, en las fases críticas donde sea más necesario para las plantas. El sulfato de zinc (ZnSO4) es la fuente inorgánica más ampliamente aplicada, debido a su alta solubilidad y bajo precio (Broadley et al., 2007; Cakmak, 2008).

– Aplicación de fertilizantes en fertirrigación. Se aplica disuelto en el agua de riego, donde una fórmula muy “cómoda” es aportar un complejo de microelementos que contiene, además del zinc, otros como el boro, el molibdeno, el manganeso, el hierro, el cobre, etc. De esta forma, se cubren las necesidades nutricionales de manera conjunta. También, se puede aportar cualquier fertilizante que contenga zinc y que posea una buena solubilidad para conseguir una mejor absorción por parte de la planta cuando lo tome por las raíces.

– Aplicación de fertilizantes por vía foliar. Mediante tratamientos a la superficie vegetal es una opción igualmente válida para suministrar zinc o cualquier otro nutriente al cultivo. Se ha demostrado que la aplicación foliar de Zn aumenta la concentración del mismo en las partes comestibles de las plantas, tanto en suelos deficientes como en suelos con un contenido adecuado (Cakmak et al., 2010). De esta forma, el Zn aplicado foliarmente puede ser absorbido por la epidermis de las hojas y transportarlo, posteriormente, a otras partes de la planta a través del xilema y el floema (Haslett et al., 2001). Según Cakmak (2008) y Zhang et al. (2010), el momento de la aplicación foliar es un factor importante que determina la efectividad del tratamiento, siendo la fase reproductiva la que contribuye más eficientemente a aumentar la concentración de Zn en las partes comestibles.

La combinación de ambas aplicaciones, por vías radicular y foliar, sería la manera más óptima, ya que proporciona los mejores resultados, tanto en el incremento de la producción como en la calidad y contenido en nutrientes de los alimentos cosechados.

Un aspecto que debe ser tenido en cuenta a la hora de la fertilización, es la aplicación de zinc combinada con nitrógeno (N), debido a que el metabolismo del N de las plantas influye en diversos fenómenos como la absorción radicular del Zn, la traslocación a los órganos vegetativos, la movilidad en el floema, el transporte y la acumulación en los órganos (Schmidke y Stephan, 1995; Grusak et al., 1999; Kruger et al., 2002; Waters et al., 2006; Haydon y Cobbett, 2007; Kutman et al., 2010; Xue et al., 2012; Guo et al., 2015). Además, el N aumenta la cantidad de proteínas transportadoras y quelantes nitrogenadas, encargadas de la captación y translocación del Zn (Uauy et al., 2006, Cakmak et al., 2010).

Para concluir, vamos a exponer algunos estudios realizados sobre el aporte de zinc a cultivos de brócoli, con sus correspondientes resultados:

  • Rivera (2021) llevó a cabo varios ensayos en invernadero con suelo deficiente en Zn, donde se aportó sulfato de zinc, después realizó dos aplicaciones foliares (una, con la aparición de las primeras inflorescencias y otra, dos semanas después) y, finalmente, comprobó la sinergia del zinc con un fertilizante nitrogenado. Los resultados mostraron unas concentraciones minerales mayores de Ca, Mg, Na, Mn y Zn en tallos y hojas que en las inflorescencias, que fueron más ricas en K, P, S, Cu, Fe, Se y ácido fítico. Por otra parte, las aplicaciones foliares de Zn, de forma aislada y en combinación con los aportes al suelo, aumentaron la concentración en tallo, hojas e inflorescencias, con muy buena biodisponibilidad. También, se constató el efecto sinérgico del N sobre el Zn, ya que mejoró la producción del cultivo, aumentando en torno al 20 % el peso de la planta y al 31 % el peso de la inflorescencia, además, se incrementó la acumulación de Zn altamente biodisponible.
  • Slosar et al. (2017) comprobaron cómo la aplicación foliar de 750 g Zn ha-1 aumentó de forma significativa el rendimiento del cultivo entre un 12.5 y un 17.5 %, además de incrementar, en la inflorescencia, el contenido en Zn entre un 17.6 y un 20.5 % en comparación con la parcela de control.
  • Abd El-All (2014) obtuvieron rendimientos aún mayores mediante la fertilización con Zn (200 ppm), produciendo un incremento estadísticamente significativo del mismo entre un 24.3 y un 28.3 %, así como del contenido de Zn en la inflorescencia, entre el 68.6 y el 76.1 %. Sin duda, valores de mejora muy elevados.

Por tanto, realizar aportes de zinc de manera estratégica a los cultivos de brócoli va a producir un aumento de su producción y de la concentración en las partes vegetales, lo que mejorará su biodisponibilidad para el organismo al ser consumido, aportando así una serie de beneficios a la salud y evitando enfermedades.

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