Caracterización de germoplasma de topinambur (Helianthus tuberosus L.) por aptitud agronómica e industrial

El topinambur pertenece a la familia de las Asteráceas, es una especie originaria de América del Norte, de la que fundamentalmente se aprovechan sus tubérculos; tiene gran potencial como alimento, materia prima para productos industriales y producción de biocombustibles. En Argentina no hay cultivares de topinambur registrados. Sin embargo hay documentación y testimonios del ingreso de distintas variedades al país a principios del siglo XX. El objetivo de esta tesis fue caracterizar el germoplasma de topinambur que se cultiva, a pequeña escala, en distintas regiones de la Argentina. Se formó una colección de trabajo con introducciones provenientes de 5 provincias del país (Río Negro, Chubut, Buenos Aires, Mendoza y Córdoba), y se condujeron ensayos experimentales en dos ambientes de la provincia de Mendoza. Se evaluaron caracteres morfológicos (altura de plantas, dimensiones y ángulo de inserción de hojas, tamaño de tubérculos), fenológicos (emergencia, inicio, fin y duración de floración, senescencia del cultivo) y rendimiento. Se detectaron diferencias morfológicas que permitieron agrupar a las introducciones en dos grupos, correspondiendo uno a introducciones de tubérculos rojos y el otro a introducciones de tubérculos blancos. Se valoró la aptitud hortícola de las introducciones mediante evaluación sensorial; se realizó una prueba de preferencia y percepción de distintos aspectos de la hortaliza (color, olor, sabor y textura), consumida cruda. El nivel de aceptación general de la hortaliza fue bueno. Se evaluó el potencial industrial (obtención de inulina y producción de etanol). Se determinó por HPLC el contenido de inulina de cada introducción, que varió de 18.07 a 22.95 % y se estimó el potencial para producir etanol a partir de los hidratos de carbono fermentables de los tubérculos, que llegó a 4.934 litros por ha, aunque sin diferencias entre introducciones.

Potencial de obtención de bioetanol a partir de topinambur (Helianthus tuberosus L.) regado con aguas residuales urbanas

Helianthus tuberosus L. presenta potencial para producir etanol, sustituto de la nafta, y que deberá incorporarse a la misma en un 5% a partir del 2010 en Argentina. Hay antecedentes que señalan que a partir de 50 toneladas de tubérculos pueden obtenerse 4500 l de etanol. En este trabajo se comparó el rendimiento de dos variedades de topinambur regado con agua residual urbana o cloacal (AC) y agua subterránea (AS). El ensayo se realizó en la planta de tratamiento de agua cloacal de Obras Sanitarias Mendoza en el Departamento Tunuyán (33°32’89’’ S y 69°00’80’’ O), Mendoza, Argentina. El potencial para producir bioetanol se estimó a partir de la cantidad de hidratos de carbono fermentables en los tubérculos. El rendimiento de tubérculos presentó diferencias entre los tratamientos de riego, siendo de 177750 kg/ha en AC y de 144000 kg/ha en AS. La estimación del potencial para producir etanol generó un valor de 15000 l de alcohol en las parcelas regadas con AC y 13000 l en las regadas con AS. Para obtener 1 l de alcohol a partir de los tubérculos serían necesarios alrededor de 11 kg, relacionado con un valor de sólidos solubles de 16% en los mismos.

Efecto de la densidad de plantación sobre el rendimiento de topinambur (Helianthus tuberosus L.) regado con aguas residuales urbanas

Helianthus tuberosus L. produce tubérculos ricos en hidratos de carbono fermentables que pueden ser usados para producir etanol. Para el destino energético el cultivo puede ser regado con aguas residuales urbanas. La densidad poblacional en un cultivo de topinambur afecta los parámetros de crecimiento y rendimiento. Se evaluó el efecto de la densidad de plantación sobre el rendimiento de tubérculos. Se compararon 6 tratamientos de densidad, combinando 2 espaciamientos entre hileras (0,70 y 0,80 m) y 3 espaciamientos entre plantas en la hilera (0,30; 0,40 y 0,50 m), generando stands desde las 25.000 a 47.600 plantas/ha. Se presentaron los mayores rendimientos con distancias entre plantas en la hilera de 0,30 ó 0,40 m; no se presentaron diferencias en respuesta a la distancia entre hileras. Los componentes del rendimiento (rendimiento de tubérculos por planta, número de tubérculos por planta y tamaño medio de los tubérculos) respondieron a cambios en la densidad generados por la distancias entre plantas y fueron indiferentes a la variación de distancia entre hileras. La altura de las plantas, el número de tallos principales, el porcentaje de MS y de SS en los tubérculos no se modificaron ante variaciones de densidad.

Efecto del momento de cosecha sobre la calidad hortícola del topinambur (Helianthus tuberosus L.) conservado en cámara frigorífica

El interés por el cultivo de Topinambur (Helianthus tuberosus L.) es creciente a nivel mundial. Como toda hortaliza que se lleva al mercado, o se utiliza como materia prima para la industria, debe estar disponible a lo largo de todo el año. Por esto es importante desarrollar sistemas de almacenamiento que permitan conservar la calidad del producto el mayor tiempo posible. Existen muy pocos antecedentes sobre la conservación poscosecha de tubérculos de topinambur y las variaciones de calidad, que sufre el producto. A través del trabajo de tesis se buscó generar antecedentes sobre los efectos de la fecha de cosecha y la variedad de topinambur sobre las diferentes variables de calidad; la evolución de cada tratamiento conservado en cámara frigorífica y el efecto del lugar/condiciones (cámara frigorífica – campo) y tiempo de conservación sobre la calidad de los tubérculos. Se utilizaron dos variedades de topinambur (tubérculos rojos y blancos). Las variables respuesta ensayadas para definir atributos de calidad fueron: materia seca, sólidos solubles, firmeza, índice de color de piel y de pulpa, presencia de brotes, desarrollo de Penicillium y evolución del peso fresco. Se detectó que el período de cosecha, para garantizar la calidad de los tubérculos y buena evolución en cámara frigorífica durante todo el año, no debería extenderse más allá de los 49 días desde la ocurrencia de la primera helada para la zona de estudio, no observándose diferencias entre variedades. Para consumo en fresco se puede cosechar hasta el 98 días luego de la primera helada, pero estos tubérculos no se conservan correctamente en cámara frigorífica.

Effects of tubers of the Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) and potatoes (Solanum tuberosum) on the intestinal microbiota of pigs and evaluation of a procedure for quantification of microbial mass in pig faeces

Die Mikrobiota im Gastrointestinaltrakt (GIT) spielt eine bedeutende Rolle beim Fermentationsprozess im Bezug auf die Nährstoffversorgung sowie die Gesundheit des Darms und des gesamten Organismus. Inulin und resistente Stärke (RS) konnten als präbiotisch wirksame Substanzen identifiziert werden und sind jeweils auch in den Knollen der Topinamburpflanze (Helianthus tuberosus) und in Kartoffeln (Solanum tuberosum) enthalten. Da sie ebenfalls energiereiche Futtermittel für Schweine sind, war es das Ziel der ersten beiden Studien, die Auswirkungen der Aufnahme von Topinamburknollen und Kartoffeln auf die intestinale Mikrobiota und Parameter des Immunsystems bei Endmastschweinen zu bestimmen. In der dritten Studie wurde die mikrobielle Biomasse quantitativ mit einem Verfahren zur Isolation von Bakterien in einer Flüssigkeit durch Hochgeschwindigkeits-Zentrifugation erfasst und der bakteriell gebundene Stickstoff (MP-N) mit dem bakteriellen und endogenem Kotstickstoff (BEDN) verglichen. Im ersten Versuch wurden 72 Endmastschweine in einem Freilandhaltungssystem in eine Kontroll- (CT), die mit Kraftfutter entsprechend des Bedarfs der Tiere für ein Leistungsniveau von 700 g täglichem Lebendmassezuwachs versorgt wurde, und eine Versuchsvariante (ET) aufgeteilt. In der Versuchsvariante erhielten die Tiere nur 70% der Kraftfuttermenge der Kontrollvariante, hatten aber Zugang zu einer abgeteilten Fläche, auf der Topinamburknollen angebaut waren. Die freie Aufnahme von Topinamburknollen wurde auf 1•24 kg Trockenmasse (TM)/Tag bestimmt, entsprechend einer Inulinaufnahme von durchschnittlich 800 g/Tag. Während sich die Wachstumsleistung in der Kontrollvariante auf 0•642 ± 0•014 kg/Tag belief, war sie in der Versuchsvariante mit 0•765 ± 0•015 kg/Tag (P=0•000) höher. Die freie Verfügbarkeit von Inulin und Fructo-oligosacchariden (FOS) im GIT der Schweine erhöhte die Keimzahlen der anaeroben Bakterien (P=0•000), Laktobazillen (P=0•046) und Hefen (P=0•000) signifikant und verringerte das Vorkommen von Clostridium perfringens im Schweinekot erheblich von lg 5•24 ± 0•17 kolonie-bildende Einheiten pro g Frischmasse (KbE/ g FM) in der Kontrollvariante auf lg 0•96 ± 0•20 KbE/ g FM in der Versuchsvariante (P=0•000). C-reaktives Protein (CRP) und Antikörper gegen Lipopolysaccharide (LPS) von Escherichia coli J5 ließen keine Unterschiede zwischen den Fütterungsvarianten erkennen. In der zweiten Untersuchung wurden 58 Endmastschweine einer Kontrollvariante (CT), die bedarfsgerecht mit einer Kraftfuttermischung für ein Leistungsniveau von 700 g Tageszunahmen gefüttert wurde, und zwei Versuchsvarianten zugeteilt. Die Versuchsvarianten erhielten eine Menge von 1•2 kg TM gedämpften Kartoffeln (potato treatment, PT) oder gedämpften und einsilierten Kartoffeln (silage treatment, ST) pro Tag und nur 46% bzw. 43% der Menge des Kraftfutters der Kontrollvariante. Die Wachstumsleistung und Schlachtkörperzusammensetzung ließen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten erkennen. Im PT und ST waren gegenüber dem CT im Kot der pH-Wert sowie die Gehalte von TM, Neutral-Detergenz-Faser (NDF), unverdautem Futterstickstoff (UDN) und teilweise von Säure-Detergenz-Faser (ADF) signifikant niedriger (P=0•000) und die von Ammonium (NH4) und Ammoniumstickstoff (NH4-N) signifikant höher (P=0•000). Das hohe Angebot von hitzebehandelten Kartoffeln führte zu einer erheblichen Verringerung von E. coli (P=0•000), C. perfringens (P=0•000) und Immunoglobulin A gegen LPS von E. coli J5 (P=0•001). Darüber hinaus waren in der ersten Versuchsperiode im ST die aeroben und anaeroben Gesamtkeimzahlen sowie die Laktobazillen und Hefen gegenüber dem PT signifikant erhöht. Die Unterschiede in der Mikrobiota zwischen der Kontroll- und Versuchsvarianten weisen auf die positiven Auswirkungen von Topinamburknollen und hitzebehandelten Kartoffeln auf die Mikrobiota im hinteren Darmabschnitt hin. Das Ziel der dritten Untersuchung war die Modifizierung des Verfahrens zur Isolation von Bakterien in einer Flüssigkeit mittels verschiedener Zentrifugationsschritte, um ein mikrobielles Pellet (MP) zu erhalten, welches die quantitative Abtrennung und Erfassung der Bakterien in Schweinekot ermöglicht. Zusätzlich wurde der BEDN Anteil sowie die Gehalte der Aminozucker Galactosamin, Glucosamin, Mannosamin und Muraminsäure im Kot und im MP bestimmt. Die untersuchten Kotproben stammten von Schweinen eines Phosphor (P) Stoffwechselversuch. Zehn männlich-kastrierte Schweine mit einem durchschnittlichen Lebendgewicht von 51•1 ± 8•5 kg wurden einzeln in Stoffwechselkäfigen gehalten. Die Tiere wurden fünf Fütterungsvarianten zugeteilt, die dem Bedarf der Tiere für ein Leistungsniveau von 700 g Tageszunahmen entsprachen, in den Rationen 2 bis 5 jedoch eine P-Gehalt unter dem Tagesbedarf der Tiere aufwiesen und in den Rationen 3 bis 5 mit abgestuften Gehalten von 50, 100 sowie 200 mg/kg einer experimentellen Phytase ergänz waren. Die Absenkung des P Gehaltes im Futter verringerte den Asche- (P=0•024) und Trockenmassegehalt im Kot (P=0•017) sowie die P Konzentration im MP (P=0•000) signifikant. Die mikrobielle Biomasse im Kot wurde durch die Wiegung des MP auf durchschnittlich 467 g/kg TM bestimmt. Der Stickstoffgehalt im Kot betrug im Mittel 46•1 g/kg TM und der in die Bakterienmasse eingebaute Stickstoffanteil 27•1 g/kg TM bzw. 58% vom Gesamtstickstoffgehalt im Kot. Die BEDN Fraktion wurde auf 73% am Kotstickstoff bestimmt. Der P-Gehalt im Kot sowie der N Gehalt im MP mit durchschnittlichen 10•4 und 57•9 g/kg TM lagen im Bereich von Literaturangaben. Die P Gehalte im MP schwankten in Abhängigkeit von der Zugabe von Phytase signifikant (P=0•000) von 1•8 bis 4•8 g/kg TM. Die Aminozucker wiesen keine signifikanten unterschiede zwischen Fütterungsvarianten auf und lagen im Bereich von Werten von Rinderkot. Ergebnisse weisen darauf hin, dass die angewandte Methode zur direkten Quantifizierung der mikrobiellen Biomasse geeignet ist.

Alimento con alto contenido de fructanos

El topinambur (Helianthus tuberosus L.) es una especie perteneciente a la familia de las Asteráceas originaria de América del Norte. Esta especie produce tallos subterráneos (tubérculos) que almacenan polisacáridos en forma de fructanos y, dentro de éstos, la inulina es el principal carbohidrato de reserva. Este compuesto posee características beneficiosas en la salud al actuar como fibra dietaria, sin disminuir la absorción de minerales. La presencia de inulina y sus derivados, hace de los tubérculos una buena fuente de fibra dietaria y particularmente de fibra funcional, cuya definición comprende a aquellos carbohidratos no digeribles aislados que tienen efectos fisiológicos beneficiosos en los seres humanos. Los objetivos de este estudio fueron: o Elaborar puré de alto contenido de fructanos, con variantes, a partir de tubérculos de topinambur de variedades Roja y Blanca; o Caracterizar de forma físico-química los tubérculos sin procesar y los purés elaborados; o Cuantificar el contenido de fructanos presente en los tubérculos sin procesar y en los productos obtenidos luego de cada elaboración; o Evaluar la aceptación por parte de los consumidores del puré preparado, mediante una prueba de evaluación sensorial. Siguiendo los objetivos, se elaboraron los purés, realizaron las caracterizaciones físico-químicas y cuantificaciones de fructanos en los tubérculos y productos obtenidos, y se sometió el preparado a una prueba sensorial afectiva con escala hedónica. Los resultados obtenidos indican que el procesamiento de tubérculos de topinambur para obtener puré, no modifica sustancialmente el contenido de fructanos, y las pérdidas asociadas al mismo varían entre el 0% y el 16% dependiendo del ensayo. Los consumidores aceptarían comprar el producto evaluado, si se ofreciera en el mercado a igual costo que un puré de papas tradicional, y no exhiben preferencia de una variedad de topinambur sobre la otra en los productos preparados. Por ello resulta viable elaborar puré de topinambur de variedad Roja o Blanca, el cual se considera beneficioso para la salud por su alto contenido en fructanos, cuyo valor mínimo cuantificado fue de 7,4% en el producto preparado, considerando que el mismo sería aceptado por la población.