¿Qué es la desertificación? Documental sobre procesos de desertificación y necesidad de manejo sostenible del suelo

Carolina Boix-Fayos, Soil and Water Conservation Department CEBAS-CSIC

La desertificación es la degradación de las tierras en ecosistemas áridos y semiáridos principalmente. Es causada en parte por las variaciones en el clima, y en parte por las actuaciones humanas. La degradación de tierras implica cualquier proceso que resulte en la pérdida de productividad biológica o económica, con daños en el suelo, agua y vegetación. En estos procesos de desertificación el suelo es un recurso natural y elemento clave, sólo renovable a escala de cientos y miles de años. Los procesos de degradación del mismo implican el deterioro de sus propiedades físicas, químicas, biológicas e hidrológicas, así como su pérdida por erosión. En el año 2015 se celebra el año internacional del suelo para informar y concienciar a la sociedad de su importancia como proveedor de servicios básicos del ecosistema: la provisión de agua y alimento, la mitigación del cambio climático a través del secuestro del carbono y el mantenimiento de la biodiversidad.

Si quieres aprender más sobre el suelo, saber distinguirlo, averiguar para lo que sirve y ver cómo se pierde fácilmente, visita el Stand del CEBAS en la Semana de la Ciencia de Murcia del 7 al 9 de Noviembre de 2014.

Ahora os presentamos un documental internacional de una serie llamada “Man and Nature in One” realizado por una productora de Hong-Kong que está siendo emitido en numerosas televisiones, y dónde el capítulo de “Battle for every inch of soil” presenta tres casos paradigmáticos de estudio (Sureste español —grabado en zonas de estudio del CSIC de Almería y Murcia—, Cabo Verde y China) http://www.desire-project.eu/

Para más información: cboix@cebas.csic.es; www.soilwaterconservation.es. Síguenos en twitter @CEBAS_SWC

TESIS DOCTORAL: DISEÑO DE NUEVAS BEBIDAS FUNCIONALES ENRIQUECIDAS EN FITOQUÍMICOS BIOACTIVOS

Autor: Amadeo Gironés Vilaplana

Directores: Cristina García Viguera, Diego A. Moreno Fernández

29/09/14 UCAM (Murcia)

Hoy día hay un interés creciente en el consumo de alimentos ricos en nutrientes y fitoquímicos para el bienestar, la nutrición y la salud en general del consumidor. En este sentido, en la Región de Murcia y regiones orientales de la Península Ibérica, destaca la producción de limón (Citrus limon (L.) Burm. F.), fruto cítrico que es una fuente importante de nutrientes y compuestos fitoquímicos, entre ellos flavonoides, vitamina C, y nutrientes minerales, fibras, y aceites esenciales, que además ha sido ampliamente estudiado en cuanto a su composición, biodisponibilidad y actividad biológica en nuestro grupo en el CEBAS-CSIC.

Por otra parte, los frutos rojos o bayas (frutos del bosque), se caracterizan por tener también muchas propiedades nutricionales y beneficiosas para el organismo, que se han demostrado en diferentes estudios científicos y que se deben principalmente a un tipo de compuestos bioactivos característicos de estos frutos, los antocianos, flavonoides que les confieren sus colores característicos. Recientemente, se ha demostrado que la combinación del zumo de limón con concentrados y liofilizados de frutos rojos puede mejorar las características organolépticas y la actividad biológica del producto final expresados en términos de capacidad antioxidante y modulación enzimática, ofreciendo nuevas posibilidades para desarrollar alimentos y bebidas que puedan ayudar en la alimentación, la nutrición y la salud pública en la lucha contra diferentes enfermedades relacionadas con la dieta (la obesidad, la diabetes mellitus, entre otras) (Figura 1).

Figura 1. Nuevas bebidas hechas con zumo de limón y frutos rojos han demostrado mejorar las características organolépticas y la actividad biológica del producto final.

Actualmente, nuestra sociedad se enfrenta a una problemática de salud pública grave, debido a las llamadas ‘enfermedades del primer mundo’: cáncer, enfermedades neurodegenerativas y cardiovasculares. Éstas últimas, a su vez interrelacionadas con problemas de la salud, como la obesidad y la diabetes, que causan un alto nivel de mortalidad en todo el mundo. En particular en España, el 55% de la población adulta tiene sobrepeso, así como el 60% de la Unión Europea, lo que supone más de 260 millones de personas con sobrepeso u obesidad. Además, a causa de la obesidad aparecen otras complicaciones de salud (respiratorias, circulatorias, cáncer, etc.), por lo que el mundo entero estudia y persigue métodos para controlar y tratar esta pandemia. Recientemente, cientos de publicaciones sobre estudios preclínicos y clínicos han demostrado que el consumo de una dieta variada y rica en frutas y hortalizas ayuda a prevenir y a tratar ciertas enfermedades crónicas. En los alimentos vegetales tenemos nutrientes esenciales y otros compuestos bioactivos como los compuestos fenólicos cuyas propiedades antioxidantes han sido documentadas ampliamente, y que poseen afinidad por las proteínas que presentan actividad inhibidora sobre algunas enzimas del metabolismo glucídico (α-glucosidasa) y lipídico (lipasa pancreática), enzimas clave en el estudio y tratamiento de la diabetes y la obesidad.

Por ello el objetivo de esta Tesis Doctoral fue el de la elaboración de nuevas bebidas enriquecidas en fitoquímicos bioactivos, con atributos organolépticos atractivos, con un valor añadido por su potencial para ejercer beneficios en la salud. Bebidas desarrolladas a partir de zumo de limón con frutos rojos de procedencia Latino-Americana y española, centrándonos en frutos rojos novedosos: maqui (Aristotelia chilensis), açaí (Euterpe oleraceae) y endrino (Prunus spinosa).

En primer lugar se evaluó la composición fitoquímica y la bioactividad de frutos latinoamericanos (maqui, açaí, papaya, noni, uchuva)  y de cítricos españoles (naranja, mandarina, lima, pomelo, y limón), y se concluyó que el maqui (especie), es una buena fuente de fitoquímicos que destaca sobre todos los demás frutos rojos.

Una vez evaluados estos frutos, se diseñaron nuevas bebidas de zumo de limón con frutos rojos (açaí, maqui, endrino o aronia), y se observó que estas nuevas bebidas naturales, hechas de zumo de limón con frutos rojos que pueden ser tomadas con regularidad, son de interés para desarrollar productos alimenticios para intervenciones dietéticas y programas nutricionales en personas de edad avanzada, probablemente con un perfil más seguro que drogas y como coadyuvantes de los tratamientos.

Ya en el tercer capítulo (u objetivo), la nueva bebida de limón con maqui se evaluó para conocer cómo se afecta su composición y bioactividad en almacenamiento, destacando que los compuestos bioactivos de esta nueva bebida de zumo de limón con maqui se preservaron bien durante la conservación, sobretodo la vitamina C y los flavonoides del limón, gracias a la protección de los antocianos, los cuales si mostraron una perdida más acentuada. Además, las nuevas bebidas conservaron su color rojo atractivo para el consumidor y su actividad antioxidante durante todo el periodo de almacenamiento, especialmente en las conservadas a 4ºC.

Con el fin de elaborar nuevos formatos de bebida, en el capítulo 4 se diseñaron nuevas bebidas isotónicas utilizando zumo de limón y frutos rojos (maqui, açaí o endrino) (Figura 2), concluyendo que estas nuevas bebidas isotónicas, con un perfil de minerales, de fitoquímicos y de color mejores que las comerciales, pueden enfocarse a la población que busca cuidarse y mantenerse en un peso ideal gracias al ejercicio, debido a su alta capacidad inhibidora de lipasa y α-glucosidasa, teniendo además unas características sensoriales atractivas para el consumidor y una mayor capacidad antioxidante, útil en ejercicios intensos.

Figura 2. Nuevas bebidas isotónicas con zumo de limón y distintos frutos rojos.

Por último, con la perspectiva de innovar en nuevos productos para experiencias sensoriales agradables para el consumidor, un licor anisado con maqui fue diseñado y estudiado, basado en la elaboración tradicional del ‘Pacharán’ (Figura 3). De este capítulo se extrajo la conclusión de que el nuevo licor hecho con maqui puede ser una nueva bebida aceptable, comparable con el tradicional ‘pacharán’, con mejores características de calidad, mayor cantidad y retención de antocianos, así como con buenas puntuaciones en el análisis sensorial y en la aceptación del consumidor, ofreciendo un nuevo producto sabroso para una posible futura comercialización.

 

Figura 3. Pacharán tradicional (PE) y nuevo licor de maqui (PM), elaborados en el capítulo 5 de esta Tesis Doctoral.

Una vez demostrado el potencial in vitro de ciertos frutos rojos, principalmente del maqui, demostrándose que mezclado con el zumo de limón puede preservar mejor sus compuestos fitoquímicos y las bioactividades durante el periodo de conservación, y teniendo en cuenta que como bebida isotónica tiene buenos atributos sensoriales con color atractivo para la aceptación del consumidor y también buena conservación de sus fitoquímicos y actividades durante el almacenamiento, sería interesante demostrar in vivo sus potenciales efectos beneficiosos en la salud, así como la biodisponibilidad de sus compuestos bioactivos. Esta nueva bebida isotónica de limón con maqui podría enfocarse no solo para la población deportista, sino también como alternativa natural para gente adulta con problemas nutricionales como obesidad, diabetes o desordenes cognitivos. En este sentido, se está llevando a cabo investigación más allá de esta Tesis Doctoral acerca de su bioactividad in vivo, biodisponibilidad, tratamientos térmicos, y seguridad microbiológica. Además, este fruto rojo también ha demostrado ser apto para la elaboración de nuevos licores, como una nueva bebida digestiva más enfocada a la satisfacción del consumidor que a la salud, a pesar de que hemos visto que también tiene un alto nivel de compuestos fitoquímicos y una alta capacidad antioxidante.

Amadeo Gironés Vilaplana junto a sus directores de Tesis, la Dra. Cristina García Viguera y el Dr. Diego A. Moreno Fernández.

 

 

ARTÍCULOS PUBLICADOS EN LA TESIS DOCTORAL:

 -Evaluation of Latin-American fruits rich in phytochemicals with biological effects: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1756464613003198

-Phytochemistry and biological activity of Spanish Citrus fruits:

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/FO/c3fo60700c#!divAbstract

-Phytochemical profile of a blend of black chokeberry and lemon juice with cholinesterase inhibitory effect and antioxidant potential:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814612006474

-New beverages of lemon juice enriched with the exotic berries maqui, açaı́, and blackthorn: bioactive components and in vitro biological properties:

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jf300873k

-A novel beverage rich in antioxidant phenolics: Maqui berry (Aristotelia chilensis) and lemon juice:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643812000369

 –New isotonic drinks with antioxidant and biological capacities from berries (maqui, açaí and blackthorn) and lemon juice:

http://informahealthcare.com/doi/abs/10.3109/09637486.2013.809406

-Evaluation of sensorial, phytochemical and biological properties of new isotonic beverages enriched with lemon and berries during shelf life:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsfa.6370/abstract

 

Utilización de aguas regeneradas para el riego de dos especies de la familia de las mirtáceas (Myrtus communis L. y Eugenia myrtifolia L.). Respuesta morfológica, fisiológica y bioquímica a distintos niveles de salinidad.

José Ramón Acosta Motos, Becario FPI del CEBAS-CSIC

Una Tesis Doctoral defendida por José Ramón Acosta Motos en la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) ha tenido por objeto el estudio del uso de aguas residuales depuradas (ARDs), con niveles de salinidad relativamente altos (inferiores a 8 dS/m), para el riego de plantas ornamentales para su uso en paisajismo y xerojardinería. El trabajo ha sido dirigido por los doctores Mª Jesús Sánchez Blanco (Departamento de Riego del CEBAS) y José Antonio Hernández Cortés (Grupo de Biotecnología de Frutales del CEBAS).

La problemática del agua en el planeta Tierra, dentro del contexto del cambio climático, asociada a la escasez y sobreexplotación del recurso hídrico convencional obliga a buscar soluciones alternativas. Una de ellas es la reutilización de las aguas residuales después de su depuración y/o regeneración, para el riego de especies vegetales, con valor ornamental, utilizadas en proyectos de paisajismo y xerojardineria.

Según el Real Decreto 1620/2007 se definen dos tipos de aguas residuales:

AGUAS RESIDUALES DEPURADAS: Aguas residuales que han sido sometidas a un proceso de tratamiento que permita adecuar su calidad a la normativa de vertidos aplicable.

AGUAS REGENERADAS: Aguas residuales depuradas que, en su caso, han sido sometidas a un proceso de tratamiento adicional o complementario que permite adecuar su calidad al uso al que se destinan.

Este tipo de aguas presentan algunas ventajas como la de ser una fuente alternativa de agua en regiones áridas y semiáridas donde los recursos hídricos son muy limitados y por presentar una alta carga de nutrientes lo que supone también un ahorro de fertilizantes o abonos aplicados a los cultivos. También en función de los tratamientos aplicados para su depuración pueden presentar inconvenientes como altas concentraciones de sales, principalmente asociadas a la presencia de los iones Na⁺ y Cl^–, altas concentraciones de boro y presencia de cierta cantidad de metales pesados y organismos patógenos.

Plantas de Mirto y de Eugenia crecidas en condiciones controladas.

Es importante conocer cómo responden las plantas ornamentales al riego con este tipo de aguas, concretamente qué tipo de mecanismos o adaptaciones de tipo morfológico, fisiológico o bioquímico desarrollan en respuesta a la salinidad. La salinidad es una de las situaciones de estrés abiótico que más afecta al crecimiento y productividad vegetal. Los principales efectos negativos que la salinidad produce en las plantas incluyen el estrés osmótico y la toxicidad iónica. Además el estrés salino también produce un estrés oxidativo a nivel subcelular, contribuyendo a la aparición de síntomas característicos. Sin embargo, la respuesta de las plantas a la salinidad es diferente dependiendo de la especie vegetal y de las condiciones experimentales.

En la presente Tesis se han utilizado dos especies vegetales de la familia de las Mirtáceas Myrtus communis L. (mirto) y Eugenia myrtifolia L. (eugenia) muy empleadas en proyectos de paisajismo y xerojardinería y adaptadas a climas de tipo mediterráneo.

Se han realizado análisis de las distintas aguas utilizadas en los ensayos midiendo su pH, turbidez, los sólidos disueltos totales (SDT), la conductividad eléctrica (CE) y el contenido nutricional. También se han realizado análisis del sustrato midiendo el pH, la CE y el contenido nutricional. Con respecto al análisis del material vegetal se han estudiado:

• Medidas relacionadas con el crecimiento
• Determinación de solutos inorgánicos y cálculo de la tasa de absorción de iones
• Medidas del color y contenidos de clorofila total en hojas.
• Relaciones hídricas
• Parámetros de intercambio gaseoso y temperatura foliar
• Parámetros relacionados con la fluorescencia de clorofilas
• Medidas relacionadas con el metabolismo antioxidativo
• Cambios en la anatomía foliar mediante estudios microscópicos
• Obtención de un perfil hormonal en hojas.

 

Los resultados muestran que las ARDs, cuando se usan con una fracción de drenaje adecuado, son una fuente alternativa de agua útil para el riego de estas dos especies vegetales, especialmente en regiones áridas como las del sureste de la península ibérica, siempre y cuando no se superen los 8 dS/m de conductividad eléctrica en el agua. Por otro lado, debido al alto contenido de diferentes nutrientes que pueden contener, las ARDs permiten minimizar los efectos tóxicos producidos por las sales e incluso estimular el crecimiento de las plantas.

En un estudio comparativo realizado con disoluciones preparadas que contienen sal común (NaCl), las plantas de mirto y de eugenia responden de una forma diferente a la salinidad:

Tanto las plantas de mirto como las plantas de eugenia acumulan mayoritariamente el Na⁺ y el Cl^– en la raíz, restringiendo su translocación a la parte aérea. Aunque en el caso de las plantas de eugenia se moviliza mayor cantidad de Na⁺ hacia la parte aérea.

• En las plantas de eugenia se produce una adaptación en el control estomático y en la actividad fotosintética, con un aumento de la eficiencia fotosintética (P_n/g_s). Este hecho está relacionado con cambios anatómicos en las hojas. En el caso del mirto se producen algunos cambios anatómicos que no consiguieron mejorar la eficiencia fotosintética en respuesta a la salinidad.
• Las plantas de eugenia aumentan los parámetros de quenching fotoquímico y disminuyen los de quenching no fotoquímico con la salinidad, siendo la respuesta inversa en mirto. El primer caso hace referencia a una mayor eficiencia fotosintética, mientras que el segundo caso indica un mecanismo seguro de disipación del exceso de energía luminosa en forma de calor.
• Las plantas de mirto presentan mayores niveles de actividad catalasa, mientras que las de eugenia presentan mayores niveles basales de las actividades SOD, POX y MDHAR.
• Las plantas de mirto presentan mecanismos de tolerancia más rústicos, cutícula engrosada, menor área foliar y mayor control estomático en comparación con la eugenia.

 

Imágenes de diferentes parámetros de fluorescencia en plantas de mi mirto y eugenia al final de la fase de salinización (C,S4 y S8).

Los Directores de la Tesis (José A. Hernández Cortés, y María Jesús Sánchez Blanco) junto con el nuevo doctor, José Ramón Acosta Motos.