Efectos de la irradiación láser sobre la calidad fisiológica y sanitaria de semilla de cebada maltera: un enfoque de sistémico y transdisciplinario.

Abstract

El objetivo de este trabajo fue contribuir al conocimiento de un método sostenible como la luz láser, que nos permita mejorar la calidad fisiológica y sanitaria de cebadan (Hordeum vulgare L.), bajo la visión sistémica-transdiciplinaria, siguiendo el proceso de investigación: de campo, documental y experimental. Realizando diferentes actividades experimentales. En la primera actividad se realizó una investigación de campo sobre la situación actual de 21 muestras de cebada, destinadas a la industria maltera, forrajera y alimentaria en México, determinado la calidad física, sanitaria y presencia de micotoxinas. Los resultados mostraron que la calidad física (50%) de las muestras analizadas están por debajo del mínimo requerido con respecto al peso hectolítrico (56 kg/hL) y el 19% sobrepasaron el límite máximo de contenido de humedad de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NMX-FF-043-SCFI-2003. Los resultados del análisis de la micobiota endógena de las 21 muestras presentaron hongos de campo principalmente (Alternaria spp., Fusarium spp. y Helminthosporium spp.) y de almacén (Aspergillus spp. y Penicillium spp.) en la micobiota exógena. Estos hongos encontrados además de afectar la calidad de cebada, potencialmente algunos pueden producir micotoxinas, siendo un riesgo la salud humana y animal. Los resultados del análisis de micotoxinas mostraron que el 100% de las muestras resultaron positivas para fumonisinas totales (FUM) (niveles de 0.59 a 6.53 ppm) encontrando que el 66.6% de las muestras analizadas sobrepasaron los límites máximos permitidos para consumo humano (1 ppm) y animal (5 ppm en caballos) de acuerdo con la Unión Europea. Para aflatoxinas totales (AFs) el 19% presentó niveles (1 a 12.66 ppb) por debajo de los límites máximos permitidos de 20 ppb de acuerdo con la NOM-188-SSAI-2002 para cereales y con respecto al deoxinivalenol (DON) el 24% presentaron niveles (0.025 a 0.20 ppm), por debajo de los límites permitidos para consumo humano y animal de acuerdo al CODEX Alimentarius. Los resultados mostraron que algunas muestras de cebada podrían representar riesgo para la salud humana y animal. Otras actividades experimentales fueron llevadas a cabo, determinando el coeficiente de absorción óptico β en semillas de cebada de la variedad Esperanza bajo dos condiciones: teñida y sin teñir con azul de metileno, por medio de espectroscopía fotoacústica (PAS), y el efecto de la luz láser diodo de baja potencia, en semillas de cebada. Las semillas de cebada fueron irradiadas con luz láser en el espectro de luz roja a una longitud de onda de 650 nm y 27.4 mW, con diferentes tiempos de exposición (60, 120, 240 y 480 s) y un control no irradiado. Evaluando el efecto sobre la micobiota asociada en forma natural, germinación, longitud de plúmula y peso seco. Los efectos de la bioestimulación mostraron que las semillas teñidas resultaron ópticamente opacas, obteniendo una mayor absorción óptica a 650 nm, causando un aumento en los efectos de la estimulación láser. Los resultados experimentales mostraron que la mayor reducción en la micobiota fue 44% comparada con el control, correspondió a la semilla irradiada con láser por 120 s. Los resultados también mostraron que la semilla teñida presentó un efecto positivo en la preservación de la calidad fisiológica de la cebada, presentando una tendencia al aumentar la germinación (96%) con respecto al control (91%) en 240 y 480s, en la longitud de plúmula y peso seco, el mayor efecto se observó a los 240s de exposición. ABSTRACT The aim of the present work was to obtain knowledge sustainable method as laser light, which allows us to improve the sanitary and physiological quality, in Mexican barley (Hordeum vulgare L.) under transdiciplinary systemic vision, follow the research process: field, documental, and experimental research. Different experimental activities were developed in this research. The first activity was investigated the actual situation of 21 barley samples, used for malted, foods and feeds industry, determining the physical quality and natural occurrence of micobiota and mycotoxins. The results showed that physic quality (50 %) samples tested are below the minimum required hectoliter weigh and 19% exceeded humidity content with respect the Mexican Official Norm NMX-FF-043-SCFI-2003. The results of analysis of the endogenous mycobiota of the 21 samples presented field fungi associated (Alternaria spp., Fusarium spp. and Helminthosporium spp.), and mycobiota exogenous stored fungi (Aspergillus spp. and Penicillium spp.). These fungi found may affect the barley quality and potentially some may produce mycotoxins. The mycotoxins analyses results of these samples showed that 100% of the samples were positive for total fumonisins (FUM) (0.59 a6.53 ppm), showing that 66.6% of the samples exceeded the maximum limit for human (1ppm) and animal (5ppm in horses), according to the EU. For total aflatoxins (AFs) the 19% have levels (1 – 12.6 ppm), below the maximum allowable limits of 20 ppb according NOM-188-SSAI-2002, and with respect deoxinivalenol (DON) the 24% have levels (0.025-0.20 ppm), below the maximum allowable limits permissible for human and animal consumption according CODEX, Alimentarius. The results showed that some barley samples, poses a mayor risk for human and animal health, as a consequence, causes economic losses. Other experimental activities were carried out, determining the optical absorption coefficient β for barley malt seeds, Esperanza variety, in two conditions: seeds in their natural color (undyed) and seeds dyed with methylene blue by means of the photoacoustic spectroscopy (PAS) and the effect of low intensity diode laser light in malting barley seeds. Barley seeds were irradiated with laser beam in the spectrum of red light at a wavelength of 650 nm and 27.4 mW, with different exposure times (60, 120, 240 and 480 s) and a non-irradiated control. Evaluate the effects mycobiota naturally associated, germination, plumule length and dry weight. The biostimulation effects showed that the seeds samples become optical opaque, producing greater optical absorption at 650 nm which causes an increase in the effect of laser stimulation. The experimental results show that de biggest micobiota reduction was  40% compared to the control, correspond to dyed seed irradiated with laser for 120 s. Two seeds dyed irradiation times of 120 and 240 s showed the best preserved sanitary seed quality, compared to the undyed seeds where the best exposure time was 480 s. The results also showed that the seed dyed present a positive effect preserved physiological seed quality malting barley presenting a high germination (96% ) at 240 and 480s, an a high plumule length, dry weight and rate of development of seedlings at 240 s.