Influencia del riego, la fertilización potásica y el estado de maduración en el contenido de azúcares de pulpa de olivas variedad arbequina, durante los años 2021-2022

Abstract

Los azúcares en la oliva son precursores en la formación de los ácidos grasos y del aceite, su contenido y perfil varía dependiendo de parámetros como el riego, la fertilización y el estado de maduración de la oliva. El objetivo de este estudio fue determinar la influencia del riego (%ETo) y la fertilización potásica (UK2O), sobre el contenido de azúcares solubles, en tres estados de maduración de las olivas, variedad Arbequina, en las cosechas 2021 y 2022. Se aplicó un diseño experimental Box-Behnken con tres variables independientes a tres niveles: %ETo de 75, 100 y 125; UK2O de 100, 175 y 250; y Cu2(OH)3Cl (g/100 litros) de 100, 200 y 300, como variable ficticia. Las muestras utilizadas provenían de parcelas INIA Intihuasi, ubicadas en el Valle del Huasco, Región de Atacama, Chile. Se evaluó el contenido de azúcares solubles en los meses de mayo a julio, y los análisis se realizaron en duplicado. Los datos se analizaron a través de superficie de respuesta y optimización, ANOVA, Intervalos de Comparación Múltiples LSD de Fisher, PCA y PLS-DA. Debido a la necesidad de encontrar un nuevo método de extracción, ya que las formas conocidas de identificar azúcares en alimentos sólo funcionan para matrices acuosas se aplicó el método Bligh & Dyer (1959) para la separación de los azúcares solubles del aceite contenido en la pasta de olivas, quedando la fase oleosa en la fase clorofórmica y los azúcares solubles en la fase metanol/agua. Posteriormente se realizó una purificación de los azúcares solubles extraídos por columna de carbón activado. Luego se inyectaron en un inyector Rheodyne 7125 a una columna Shodex SC1011 (8 x 300 mm) conectada a un sistema HPLC compuestos por una bomba ternaria Merk L-6200, detector IR Merck comandado por un software Clarity, horno Lachrom L-7350 a 70ºC, usando como fase móvil agua Milli-Q a un flujo de 0,9 mL/min. Los azúcares solubles que se identificaron fueron: sacarosa, glucosa, ramnosa, fructosa y manitol, el tiempo de análisis fue inferior a 14 minutos usando estándares Sigma. La validación del método arrojó límites de detección y cuantificación entre 0,01 - 0,02 mg/mL y 0,02 - 0,08 mg/mL, respectivamente. Las curvas de calibración tuvieron valores de r entre 0,9996 a 0,9999 con un rango de recuperación del 61,72% a 122,09%. En cuanto a la repetibilidad y reproducibilidad se obtuvo un rango CV% de 10,86% a 13,97% y de 12,82% a 15,27%, respectivamente. La glucosa con respecto a los azúcares totales en los meses de cosechas disminuyó un 14% en 2021 y un 4,4% en 2022, la fructosa aumentó 14% en 2021 y 0,9% en 2022, mientras que el manitol aumentó un 6,2% durante 2022. Tanto en la superficie respuesta y optimización como en ANOVA, se observó que aumentó la concentración de azúcares totales en el olivo con niveles de riego de 75 %ETo y con fertilización de 100 a 175 UK₂O. En el PCA se observó que las concentraciones de azúcares totales aumentaron con una fertilización media de 175 UK₂O y con riego en 75 %ETo. En cuanto al PLS-DA ambos años se asoció una mayor cantidad de azúcares totales con una fertilización media (175 UK₂O). Fue posible diseñar y validar una metodología para la extracción y determinación de azúcares solubles presentes en la oliva variedad Arbequina (sacarosa, glucosa, ramnosa, fructosa y manitol), la cual resultó adecuada para la matriz de pulpa de oliva con alto contenido graso, obteniendo cromatogramas con picos bien resueltos, sin interferentes y en un corto tiempo de análisis. Se encontró que, en ambos años el mayor contenido de azúcar soluble presente en las olivas fue glucosa. El contenido de fructosa aumentó con la maduración en ambos años, debido probablemente a la menor afinidad del transportador OeMsT2 (Oliveira y cols. 2002). El porcentaje de manitol aumentó durante la maduración a causa de su función osmoprotectora y como carbohidrato de reserva (Conde y cols. 2008). La evolución de las concentraciones de glucosa y fructosa en función del estado de maduración no siguió el mismo comportamiento para las cosechas 2021 y 2022, este comportamiento estaría relacionado por un mayor índice de maduración en los meses respectivos de cosecha en 2022. Los sólidos solubles totales aumentaron con la maduración en ambos años, probablemente debido al incremento de antocianinas en la pulpa, que influyen en la lectura de sólidos solubles totales (Guo y cols., 2018; Kader y cols. 2003). Para ambos años, con un riego de 75 %ETo y niveles entre 100 y 175 UK2O se observaron mayores concentraciones de azúcares solubles.

Sugars in olives are precursors in the formation of fatty acids and oil, their content and profile varies depending on parameters such as irrigation, fertilization and the state of ripening of the olive. The objective of this study was to determine the influence of irrigation (%ETo) and potassium fertilization (UK2O), on the content of soluble sugars, in three states of ripening of olives, Arbequina variety, in the 2021 and 2022 harvests. A Box-Behnken experimental design was applied with three independent variables at three levels: %ETo of 75, 100 and 125; UK2O of 100, 175 and 250; and Cu2(OH)3Cl (g/100 liters) of 100, 200 and 300, as a dummy variable. The samples used came from INIA Intihuasi plots, located in the Huasco Valley, Atacama Region, Chile. The soluble sugar content was evaluated in the months of May to July, and the analyses were performed in duplicate. The data were analyzed through response surface and optimization, ANOVA, Fisher's Multiple Comparison Intervals LSD, PCA and PLS-DA. Due to the need to find a new extraction method, since the known ways of identifying sugars in foods only work for aqueous matrices, the Bligh & Dyer method (1959) was applied for the separation of soluble sugars from the oil contained in olive paste, leaving the oily phase in the chloroform phase and the soluble sugars in the methanol/wáter phase. Subsequently, purification of the extracted soluble sugars was carried out by an activated carbon column. They were then injected into a Rheodyne 7125 injector onto a Shodex SC1011 column (8 x 300 mm) connected to an HPLC system consisting of a Merk L-6200 ternary pump, a Merck RI detector controlled by Clarity software, and a Lachrom L-7350 oven at 70ºC, using Milli-Q water as the mobile phase at a flow rate of 0.9 mL/min. The soluble sugars identified were: sucrose, glucose, rhamnose, fructose and mannitol, the analysis time was less than 14 minutes using Sigma standards. The validation of the method yielded detection and quantification limits between 0.01 - 0.02 mg/mL and 0.02 - 0.08 mg/mL, respectively. The calibration curves had r values between 0.9996 and 0.9999 with a recovery range of 61.72% to 122.09%. Regarding repeatability and reproducibility, a CV% range of 10.86% to 13.97% and 12.82% to 15.27% was obtained, respectively. Glucose with respect to total sugars in the harvest months decreased by 14% in 2021 and 4,4% in 2022, fructose increased by 14% in 2021 and 0.9% in 2022, while manitol increased by 6,2% during 2022. Both in the response and optimization surface and in ANOVA, it was observed that the concentration of total sugars in the olive tree increased with irrigation levels of 75% ETo and with fertilization of 100 to 175 UK₂O. In the PCA, it is observed that the concentrations of total sugars increase with an average fertilization of 175 UK₂O and with irrigation at 75% ETo. Regarding the PLS-DA, both years a higher quantity of total sugars is associated with an average fertilization (175 UK₂O). It was possible to design and validate a methodology for the extraction and determination of soluble sugars present in the Arbequina olive variety (sucrose, glucose, rhamnose, fructose and mannitol), which was suitable for the olive pulp matrix with a high fat content, obtaining chromatograms with well-resolved peaks, without interferents and in a short analysis time. It was found that, in both years, the highest content of soluble sugar present in the olives was glucose. The fructose content increased with ripening in both years, probably due to the lower affinity of the OeMsT2 transporter (Oliveira et al. 2002). The percentage of mannitol increased during ripening due to its osmoprotective function and as a reserve carbohydrate (Conde et al. 2008). The evolution of glucose and fructose concentrations as a function of ripening status did not follow the same behaviour for the 2021 and 2022 harvests, this behaviour would be related to a higher ripening index in the respective harvest months in 2022. Total soluble solids will increase with ripening in both years, probably due to the increase in anthocyanins in the pulp, which influence the total soluble solids reading (Guo et al., 2018; Kader et al. For both years, with 75% ETo irrigation and levels between 100 and 175 UK2O, higher concentrations of soluble sugars were observed.