Cultivo de brócoli con aguas salinas

El brócoli (Brassica oleracea L.) pertenece a la familia Cruciferae. Es una planta con peciolos desnudos, limbos con los bordes ondulados y nerviaduras marcadas y blancas. Su origen parece estar ubicado en el Mediterráneo oriental y concretamente en el Próximo Oriente (Asia Menor, Líbano, Siria, etc.). Los romanos ya cultivaban esta planta, pero hace unos 20 años que su consumo empezó a incrementarse. La Región de Murcia es la primera productora de Brócoli en España con una producción de 12 millones de toneladas. Prácticamente el total va a la exportación. Los países más consumidores son el Reino Unido, Francia y Holanda que reciben un 70% del total de la producción española (Memoria 2005-2006 de Proexport). En nuestro país no está muy extendido el consumo, aunque se está introduciendo de manera importante en los últimos años.

Su cultivo se realiza fundamentalmente durante las estaciones de otoño e invierno ya que para un desarrollo normal de la planta es necesario que las temperaturas durante la fase de crecimiento oscilen entre 20 y 24 ºC; para poder iniciar la fase de inducción floral necesita entre 10 y 15 ºC durante varias horas del día.

Existen evidencias de que el consumo de brócoli, y de crucíferas en general, gracias a sus compuestos bioactivos, presenta numerosas ventajas para la salud y reduce el riesgo de padecer ciertas enfermedades. El consumo del brócoli se está incrementando notablemente debido a los importantes beneficios que tiene para la salud, ya que se ha visto que contiene compuestos como el indol-3-carbinol, sulforafano, flavonoides, y vitamina C, destacando su actividad anticarcinogénica, antioxidante, y protectora frente radicales libres. La posibilidad de desarrollar alimentos enriquecidos en compuestos bioactivos que ayuden a reducir la incidencia de enfermedades esta tomando mucha importancia en la industria agroalimentaria. Sin embargo, actualmente existe cierta controversia en las investigaciones publicadas y es necesario seguir estudiando los factores que incidan en el contenido en fitoquímicos de los alimentos vegetales, que puedan ejercer una influencia en la salud de los consumidores.

Influencia de los factores pre-cosecha

En este grupo se incluyen los factores que afectan al brócoli durante su desarrollo, y engloban a las condiciones medioambientales, los tratamientos tecnológicos y agronómicos, así como los factores genéticos y ontogénicos.

Las diferencias del contenido en compuestos bioactivos entre variedades de una misma especie viene determinada por el genotipo. El desarrollo constante de nuevas variedades por mejora genética conlleva una adaptación distinta al medio ambiente y a las prácticas agrícolas, lo que influye cualitativa y cuantitativamente en el contenido final de los diferentes compuestos en la planta. Hay estudios que ponen de manifiesto la gran variabilidad en el contenido de glucosinolatos entre distintas variedades dentro de Brassica oleracea L. (bróculi, coles de Bruselas, col, coliflor y col rizada) (Kushad et al., 1999; Bellostas et al., 2007).

Además de los factores genéticos, las condiciones climáticas y los factores agronómicos y ecofisiológicos como la temperatura y la radiación, la humedad relativa y el grado de hidratación, ejercen un papel influyente en el contenido de fitoquímicos de los vegetales que se destinan a alimentos (Jeffery et al., 2003; Abercrombie et al., 2005). Cuando se habla de variaciones en el contenido de fitoquímicos a consecuencia de los factores que influyen en el cultivo durante el periodo de precosecha, como determinantes de la cantidad de estos compuestos en el momento de la recolección, siempre ha de tenerse en cuenta que se debe a un conjunto de factores, y que rara o en ninguna ocasión se debe a un factor medioambiental aislado (Schreiner 2005).

La composición de la fertilización y del agua de riego, así como las características del suelo son también factores muy importantes en la determinación de la calidad del brócoli. Se han realizado numerosos estudios para determinar la influencia del tipo de fertilización en los compuestos bioactivos del brócoli. La planta incrementa su contenido en glucosinolatos mediante la fertilización con azufre (Vallejo et al., 2003; Rangkadilok et al., 2004). También, una disminución del aporte de nitrato aumenta los niveles de glucosinolatos, posiblemente por un incremento de proteínas que no contienen azufre y que potencian la disponibilidad de la metionina (Krumbein et al., 2001). Se ha demostrado que en el brócoli, la aplicación de nitrógeno debe ir acompañada de una cierta dosis de azufre, ya que un aporte óptimo de nitrógeno solamente puede resultar beneficioso para la planta cuando existe cierta cantidad de azufre disponible para permitir la síntesis de compuestos azufrados como, por ejemplo, los glucosinolatos. Una relación N:S de entre 7:1 y 10:1 incrementa la producción y mejora la apariencia general de la planta. Con respecto al contenido en glucosinolatos totales, con un aporte bajo de nitrógeno se consiguieron altas concentraciones de glucosinolatos, independientemente de la dosis de azufre aplicada. Un aporte óptimo de nitrógeno, junto con el empleo de dosis bajas de azufre disminuyó la concentración de glucosinolatos del brócoli (Schonhof et al., 2007).

Los elementos minerales principales presentes en los alimentos vegetales (Na, K, Ca, Mg, Cl, P) son esenciales para la dieta humana en cantidades > 50 mg · día^-1, mientras que los microelementos (Fe, Zn, Cu, Mn, I, F, Se, Cr, Mo, Co, Ni) son esenciales en cantidades < 50 mg · día^-1. Las funciones de todos ellos pueden variar desde electrolitos, constituyentes de los enzimas y estructurales como en huesos y dientes. La ingesta de una cantidad apropiada de nutrientes minerales se considera una forma de disminuir los riesgos de padecer enfermedades como las que afectan a la presión arterial Sin embargo, cuando las plantas crecen en situaciones estresantes (salinidad, baja disponibilidad hídrica, etc.) el equilibrio nutricional puede verse alterado y de esta forma disminuir la biodisponibilidad de iónes en los vegetales (Carvajal et al, 2000).

El suministro y la calidad del agua también son factores que afectan al contenido en fitoquímicos de la planta. El brócoli se puede enriquecer en glucosinolatos y compuestos fenólicos controlando el aporte de agua, lo que podría explicarse como un mecanismo adaptativo de la planta a las condiciones de estrés hídrico (Paschold et al., 2000; Bañuelos et al., 2003).

Respuesta a la salinidad

En general, los efectos adversos de la salinidad se traducen en una disminución del crecimiento de la planta, por lo que es una de las principales amenazas para la agricultura y medio ambiente (Martínez-Ballesta et al., 2006). La salinidad afecta especialmente a los cultivos durante los estadios vegetativo y reproductivo, lo que da lugar a un menor desarrollo de la planta, reducción de la biomasa, menor rendimiento y crecimiento de los frutos (López-Berenguer et al., 2006). En nuestros experimentos con plantas de brócoli de la variedad Marathon, se observó una disminución del crecimiento de la parte aérea y del tamaño de la inflorescencia al aumentar las concentraciones salinas.

Una parte significativa de la variación del nivel de glucosinolatos en la planta se debe a factores medioambientales y/o agronómicos, como el tipo de suelo o la intensidad en la fertilización (Fenwick et al., 1983). Cultivares con distintos rangos de tolerancia a salinidad presentan diferencias en el contenido de glucosinolatos, siendo el cultivar más sensible a la salinidad el que presenta las mayores concentraciones de glucosinolatos (Qasim et al., 2003). De este modo, el aumento, en condiciones salinas, del contenido de glucosinolatos en hoja joven e inflorescencia que se observa en nuestras plantas (Figura 3) podría estar relacionado con los mecanismos que desarrolla la planta para defenderse de las condiciones salinas. El contenido de glucosinolatos varía significativamente entre distintos tejidos y órganos (Brown et al., 2003), de modo que las mayores concentraciones de glucosinolatos, en consistencia con su función en la defensa de la planta, se encuentra en los órganos reproductivos (semillas, flores, inflorescencias), seguido por las hojas jóvenes, raíces y hojas maduras (Grubb y Abel, 2006). En nuestras plantas de bróculi no se observaron diferencias significativas entre las hojas jóvenes y viejas de las plantas control, sin embargo, al aplicar los tratamientos salinos se observó que en hojas jóvenes, y en las infloresncencias, el incremento del contenido de glucosinolatos podría deberse a la activación de la ruta biosintética o a la activación del transporte desde las hojas maduras y senescentes a las inflorescencias. Así, se podría considerar que el aumento de glucosinolatos en hoja joven podría ser una respuesta de la planta al estrés salino que, además, incrementa la calidad nutricional de las inflorescencias de brócoli.

En trabajos anteriores se han observado variaciones en el contenido de compuestos fenólicos en respuesta al estrés salino e hídrico (Tattini et al., 2004). La función de los compuestos fenólicos en situaciones de estrés para la planta, no solo implicaría la protección antioxidante contra los radicales libres, también protegerían contra la deshidratación celular al intercalarse entre la bicapa lipídica (Moore et al., 2005). Sus propiedades beneficiosas en la prevención de enfermedades crónicas han sido objeto de varios estudios (Thiyam et al., 2006). Los resultados obtenidos en este trabajo indicaron una disminución general de los compuestos fenólicos en hoja (Figura 3). Únicamente en inflorescencia se observó un incremento de los derivados del ácido clorogénico y sinápico con la salinidad con respecto al control, implicando un beneficio del contenido nutricional.

Especies sensibles a la salinidad disminuyen el contenido de vitamina C en condiciones salinas (Agarwal y Pandey, 2004). La disminución del crecimiento a causa del estrés salino está relacionado con una disminución del contenido de vitamina C total, lo que se relaciona con nuestros resultados de hoja. Sin embargo, los resultados con inflorescencia muestran que los contenidos de vitamina C se mantienen constantes con todos los tratamientos (Figura 3). Por lo tanto, una ración (200 g) de brócoli crudo superaría la dosis diaria recomendada de vitamina C tanto en personas adultas (100 mg · día^-1), como en niños (50-100 mg · día^-1) e incluso en mujeres en periodo de lactancia (150 mg · día^-1) (Belitz et al., 2004).

La relación entre la salinidad y la nutrición mineral es bastante compleja (Grattan y Grieve, 1999), la adquisición y la translocación de los nutrientes minerales por la planta son alteradas por la fuerza iónica del medio y por la interacción directa de los iones que predominan en el medio salino (Na⁺ y Cl^–), siendo el efecto mas común del aumento de la concentración de iones salinos la deficiencia del resto de nutrientes (Lauchli y Epstein, 1990). Los mecanismos que las plantas desarrollan para la absorción, transporte y utilización de los nutrientes minerales no son tan eficientes o efectivos bajo condiciones salinas como en condiciones no salinas (Lopez-Perez et al., 2007). Las altas concentraciones de Na⁺ y Cl^– en el medio puede disminuir la actividad de los nutrientes y producir proporciones extremas de Na⁺/Ca²⁺, Na⁺/K⁺, Ca²⁺/Mg²⁺ y Cl^–/NO^3-. Como resultado, la planta se hace susceptible al daño osmótico y específico de los iones salinos, además de a los desordenes nutricionales que pueden dar lugar a una reducción de la calidad y producción (Grattan y Grieve, 1998).

La acumulación de Na⁺ y Cl^– (Tabla 2) es mayor en hojas que en las inflorescencias, indicando que la acumulación de los iones tóxicos en las hojas podría servir para preservar la integridad de los órganos reproductivos, como la inflorescencia (De Pascale et al., 2005). Además, el hecho de que las concentraciones de los iones salinos fueran mayores en hoja vieja que en hoja joven indica que uno de los mecanismos utilizados por la planta para evitar el exceso de sales en hojas jóvenes y fotosintéticamente activas, es la compartimentación de los iones tóxicos en las hojas viejas, menos activas metabólicamente, sacrificándolas para evitar el daño a los tejidos jóvenes (Shannon, 1998).

Los resultados no mostraron efectos significativos del cloruro en la concentración de nitrato. Las cantidades de nitrato fueron menores en inflorescencia que en hojas y únicamente se observó un aumento en condiciones de 80 mM NaCl. El nitrato actúa en los productos alimenticios como agente antimicrobial, pero un alto contenido puede ser tóxico, ya que el nitrato se reduce a nitrito, que interviene en reacciones de nitrosación, y genera nitrosaminas y nitrosamidas que son carcinógenos potentes (Belizt et al., 2004). Los niveles de nitratos en las inflorescencias de las plantas tratadas con 80 mM NaCl están dentro de los valores medios estimados la col blanca (45,1 mg · 100 g_pf^-1), las espinacas (96,4 mg · 100 g_pf^-1) o zanahorias (23,2 mg · 100 g_pf^-1).

El aumento del contenido de fosfatos en la inflorescencia con la salinidad las hace alimentos bastante ricos en fósforo, en comparación con los valores medios de otros vegetales comestibles como los guisantes (113 mg · 100 g_pf^-1) o las coles de Bruselas (84 mg · 100 g _pf^-1).

El aumento que sufre en la inflorescencia el contenido de sulfatos podría estar relacionado con el aumento que también se observó en el contenido de los glucosinolatos, ya que se ha relacionado la presencia de sulfato con la expresión de los genes que regulan la biosíntesis de los glucosinolatos, aunque el mecanismo de regulación es aún desconocido (Grubb y Abel, 2006).

La concentración foliar (tanto en hoja vieja como en joven) de calcio, potasio y magnesio disminuye con los dos tratamientos salinos estudiados aproximadamente un 50 %. Aún así, la ingesta de una ración (200 g) de inflorescencias de bróculi cultivadas en condiciones salinas nos aportaría aproximadamente 20-35 % de la ingesta de cationes diaria recomendada ya que el broculi es un alimento rico en estos cationes comparado con otros alimentos vegetales.

Conclusión

Compuestos como los glucosinolatos, compuestos fenólicos y vitamina C son capaces de actuar en la defensa de la planta ante situaciones de estrés. Las alteraciones que muestran estos compuestos en condiciones salinas los implicaría en los mecanismos de tolerancia a la salinidad o, al menos, como un rasgo que ayudaría a definir esa tolerancia. El incremento de estos compuestos en las plantas de brócoli crecidas en condiciones de salinidad, supone un valor añadido para estas plantas ya que se vería incrementado su valor nutricional. En el caso de los minerales, los cambios que muestran en condiciones salinas son mas complejos de describir, pero, en general, los descensos de los iónes que observamos no son significativos desde el punto de vista nutricional, ya que siguen superando los valores de otros vegetales.

Por lo tanto, a pesar de los descensos del crecimiento y por lo tanto de rendimiento en la producción de inflorescencias en condiciones de salinidad, podemos observar, que una salinidad moderada (4 o 5 dS · m^-1), produce descensos no demasiado acusados de rendimiento, pero incrementa los valores nutricionales de las inflorescencias en las plantas de brócoli.