Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín

The Crucial Role of Agriculture in the Colombian Economy: Challenges and Opportunities

First report of bacteria associated with soft rot in yellow pitahaya (Selenicereus megalanthus haw.) in Colombia crops

ABSTRACT Colombia is the ninth largest producer of dragon fruit in the world and the department of Boyacá is the largest with 440 hectares planted. Bacterial phytopathogens can cause pitahaya fruit losses and low yields by producing stem soft rot. This research aimed to study and identified possible agents of bacterial diseases of pitahaya in Boyacá, Colombia. Thirteen farms in the region were selected to take 20 samples by means of a targeted and random sampling of stem and fruit tissues with soft rot symptoms in the early stages of the disease. A process of microbiological isolation, biochemical and molecular taxonomic identification of the isolated bacteria. The 16s rRNA gene sequences of the V2-V5 region were edited by removing the primers, assembling and obtaining the consensus sequence of the primers 1100R-337F and 800R -518F. The phylogenetic analysis was performed by BLAST at NCBI, using the "Classifier" and "SeqMatch" tools from the RDP website, and phylogenetic trees were created by multiple alignment using the MUSCLE algorithm and the Tamura Nei distance method was performed. Signs like blisters and mucilaginous fluids, symptoms like yellow and brown chlorotic spots, soft rot, and liquefaction were identified, and possible vectors like flies and ants were report. Twenty-five bacterial morphotypes were identified classifieds in 4 phyla, 9 families and 13 genera. The analysis of the 16S rRNA gene sequences of the bacterial strains showed a 98 to 100% identity with Enterobacter cloacae, Pectobacterium carotovora and Paenibacillus glucanolyticus, reported in other studies as causing the soft rot of the pitahaya stem and fruit. New species were reported as possible pathogenic bacteria of pitahaya: Pantoea cypripedii, Kluyvera intermedia and Klebsiella oxytoca. Infectivity assays did not have positive results. The microbiota identified in the stages of the necrotrophic phase or final stage of soft rot of the stem belong to the genera Achromobacter, Sphingobacterium, Pseudomonas, Klebsiella, Paenibacillus, Bacillus, Stenotrophomonas and Microbacterium. In the fly Leptoglossus zonatus associated with the crop were identified Pseudomonas fulva and Lysinibacillus fusiformis were identified. This is also the first official report of a complex of possible phytopathogen bacteria of the order Enterobacterales (Enterobacteriacea, Erwiniaceae and Pectobacteriaceae family) in symptoms by bacterial disease on pitahaya Colombian crops. Identification of the bacteria in a pathogenic system can guide chemical and biological control practices in order to increase the productive and export potential of exotic and orphan crops from small local farmings.

RESUMEN Colombia es el noveno productor de pitahaya amarilla en el mundo y el Departamento de Boyacá es el mayor productor con 440 hectáreas plantadas. Los fitopatógenos bacterianos pueden causar pérdidas de frutos de pitahaya y bajos rendimientos al producir la pudrición blanda de los tallos. El objetivo de esta investigación fue estudiar e identificar posibles agentes de enfermedades bacterianas de la pitahaya en Boyacá, Colombia. Trece (13) fincas de la región fueron seleccionadas para la toma de 20 muestras mediante un muestreo dirigido y al azar de tejidos de tallo y frutos con síntomas de pudrición blanda en estadios iniciales de la enfermedad. Se realizó un proceso de aislamiento microbiológico, identificación bioquímica y taxonómica molecular de las bacterias aisladas. Las secuencias del gen ARNr 16s de la región V2-V5 fueron editadas mediante la eliminación de los primers, ensamblaje y obtención de la secuencia consenso de los primers 1100R-337F y 800R -518F. El análisis filogenético fue hecho por BLAST en el NCBI, por las herramientas "Classifier" y "SeqMatch", del sitio Web del RDP y se realizaron árboles filogenéticos mediante alineamiento múltiple usando el algoritmo MUSCLE y el método de distancias de Tamura Nei. Se registraron signos como ampollas y fluidos mucilaginosos, síntomas como manchas cloróticas amarillas y marrones, pudrición blanda y licuefacción, y se reportaron posibles vectores como moscas y hormigas. Veinticinco (25) morfotipos de bacterias fueron clasificados en 4 filos, 8 familias y 13 géneros. El análisis de las secuencias del gen ARNr 16S de las cepas bacterianas mostró una identidad del 98 al 100% con Enterobacter cloacae, Pectobacterium carotovora y Paenibacillus glucanolyticus, reportados en otros estudios como causantes de la pudrición blanda del tallo y fruto de pitahaya. Se reportaron nuevas especies como posibles bacterias patógenas de pitahaya: Pantoea cypripedii, Kluyvera intermedia y Klebsiella oxytoca. Los ensayos de infectividad no arrojaron resultados positivos. La microbiota identificada en los estadios de la fase necrotrofa o final de la pudrición blanda del tallo podría estar conformada por los géneros Achromobacter, Sphingobacterium, Pseudomonas, Klebsiella, Paenibacillus, Bacillus, Stenotrophomonas y Microbacterium. En la mosca Leptoglossus zonatus asociada al cultivo se identificó Pseudomonas fulva y Lysinibacillus fusiformis. Este es el primer registro oficial de un complejo de posibles bacterias fitopatógenas del orden Enterobacterales (familia Enterobacteriaceae, Erwiniaceae y Pectobacteriaceae) en síntomas por enfermedad bacteriana en cultivos colombianos de pitahaya. La identificación de las bacterias de un pato-sistema puede orientar las prácticas de control químico y biológico con el fin de incrementar el potencial productivo y de exportación de los cultivos exóticos y huérfanos de las pequeñas fincas locales.

Soil quality indicators related to the deterioration of Kikuyu grass Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone

ABSTRACT Inadequate grassland management has resulted in the degradation of extensive areas, loss of productivity and sustainability of many of them, reflecting a common reality among livestock farmers in Colombia. Therefore, at the Paysandú Agricultural Station of the Universidad Nacional de Colombia, located in the Santa Elena township of the city of Medellín, a study was carried out to determine a soil quality index (SQI) by evaluating the physical and chemical indicators that were most related to the deterioration and dry matter production of kikuyu grass (Cenchrus clandestinus). A minimum data set (MDS) was established for the most sensitive indicators, selected by principal component analysis (PCA), and a nonlinear scoring function was used to obtain the SQI. Statistical differences were found between all the treatments in relation to dry matter production (P<0.05: 1.91x10-32). The most sensitive indicators were bulk density BD > total porosity TP > macropores MAC > micropores MIC > penetration resistance PR > effective cation exchange capacity ECEC > pH. As a result, the following formula was obtained: SQI = (0.225×BD) + (0.224×TP) + (0.220×MAC) + (0.218×MIC) + (0.113×PR) + (0.0879×ECEC) + (0.0877×pH). This index should be tested in kikuyu grass-dominated pastures located in the Colombian high tropics. The baseline is critical at values > 0.58 Mg m-3 for BD and > 2.25 MPa for PR. In addition, the optimum pH range for kikuyu grass development was between 5.4 and 6.4.

RESUMEN El manejo inadecuado de los pastizales ha provocado la degradación de extensas áreas, la pérdida de productividad y sostenibilidad de muchas de ellas, reflejando una realidad común entre los ganaderos de Colombia. Por ello, en la Estación Agraria Paysandú de la Universidad Nacional de Colombia, ubicada en el corregimiento de Santa Elena de la ciudad de Medellín, se realizó una investigación para determinar un índice de calidad del suelo (SQI) mediante la evaluación de los indicadores físicos y químicos más relacionados con el deterioro y producción de materia seca del pasto kikuyo (Cenchrus clandestinus). Se estableció un conjunto mínimo de datos (MDS) para los indicadores más sensibles, elegidos mediante el análisis de componentes principales PCA, y se utilizó una función de puntuación no lineal para obtener el SQI. Se encontraron diferencias estadísticas entre todos los tratamientos y la producción de materia seca (P<0,05: 1,91x10-32). Los indicadores más sensibles fueron: densidad aparente DR > porosidad total TP > macroporos MAC > microporos MIC > resistencia a la penetración PR > capacidad de intercambio catiónico efectiva ECEC > pH. Como resultado, se obtuvo el siguiente SQI = (0,225×BD) + (0,224×TP) + (0,220×MAC) + (0,218×MIC) + (0,113×PR) + (0,0879×ECEC) + (0,0877×pH). Se sugiere probar el índice en praderas dominadas por pasto kikuyo ubicadas en el trópico alto colombiano. La línea de base es crítica a valores > 0,58 Mg m-3 para BD y > 2,25 MPa para PR. Además, el intervalo de pH óptimo para el desarrollo del pasto kikuyo se situó entre 5,4 y 6,4.

Influence of indole-butyric acid and substrate type on vegetative propagation of native Peruvian blueberry (Vaccinium sp.)

ABSTRACT In the Amazon region of Peru, native blueberries are found in high Andean areas, where they are associated with small shrubs and mosses. These blueberries prefer shallow soils with a sandy-clay texture and low fertility. However, their population is threatened by their limited regenerative capacity and various anthropogenic factors. The aim of this study was to evaluate the influence of indole butyric acid and substrate type on the vegetative propagation of native Peruvian blueberry (Vaccinium sp.) grown in microtunnel. The experiment was conducted under a complete randomized design with the factorial arrangement; A: substrate (sand 100%, sand + coconut fiber 1:1 v/v and coconut fiber 100%) and B: AIB concentrations (1, 2 and 3 g L-1) and control (0 g L-1), giving 12 treatments, three replicates and 36 experimental plots. In the field, apical shoots of blueberry with semi-lignified and vigorous stems were collected. In the laboratory, they were disinfected with fungicide and cut to a size of 7 cm. Subsequently, they were treated with AIB and planted in prepared substrates. After 120 days in the microtunnel, it was observed that blueberry cuttings showed higher survival in sand + coconut fiber (94.7%), rooting (73.8%), root number (6.9), and root growth (9.2). AIB concentrations at 2 and 3 g L-1 had a greater effect on rooting, with values above 60%. The use of suitable substrates and auxin concentrations significantly favors the vegetative propagation of native blueberries. This propagation technique is postulated as a promising alternative for the mass propagation of this species for the conservation and rehabilitation of degraded ecosystems.

RESUMEN En la región Amazonas del Perú, los arándanos nativos se encuentran en zonas altoandinas, donde se asocian con pequeños arbustos y musgos. Estos arándanos prefieren suelos poco profundos con textura arcillo-arenosa y de baja fertilidad. Sin embargo, su población se ve amenazada por su limitada capacidad regenerativa y diversos factores antropogénicos. El objetivo de este estudio fue evaluar la influencia del ácido indol butírico y del tipo de sustrato en la propagación vegetativa del arándano nativo peruano (Vaccinium sp.) cultivado en microtúnel. El experimento se realizó bajo un diseño completo al azar con arreglo factorial; A: sustrato (arena 100%, arena + fibra de coco 1:1 v/v y fibra de coco 100%) y B: concentraciones de AIB (1, 2 y 3 g L-1) y un testigo (0 g L-1), dando 12 tratamientos, 3 repeticiones y 36 unidades experimentales. En el campo, se recolectaron brotes apicales de arándano con tallos semi-lignificados y vigorosos. En el laboratorio, fueron desinfectados con fungicida y cortados a un tamaño de 7 cm. Posteriormente, se trataron con AIB y se plantaron en sustratos preparados. Tras 120 días en el microtúnel, se observó que los esquejes de arándano mostraron una mayor supervivencia en arena + fibra de coco (94,7%), enraizamiento (73,8%), número de raíces (6,9) y crecimiento radicular (9,2). Las concentraciones de AIB a 2 y 3 g L-1 tuvieron un mayor efecto en el enraizamiento, con valores superiores al 60%. El uso de sustratos y concentraciones adecuadas de auxina favorece significativamente la propagación vegetativa del arándano nativo. Esta técnica de propagación se postula como una alternativa prometedora para la propagación masiva de esta especie con fines de conservación y rehabilitación de ecosistemas degradados.

Sulfuric acid as a germination stimulator in forage soybean seeds (Neonotonia wightii)

ABSTRACT Forage soybean (Neonotonia wightii) is a legume frequently used as a cover crop in field crops. However, as a species of the Phaseoloideae subfamily, it is characterized by the physical latency of the seed, which makes it difficult to obtain a high, homogeneous, and rapid germination. The aim of the present study was to determine which method of scarification stimulates the germination process to a greater extent. The following immersion times were evaluated: 5 to 20 minutes in 98% sulfuric acid, 24 hours in 5.4% sodium hypochlorite, water, and gibberellic acid [100 ppm], 15 minutes of treatment with sandpaper and the combination of these last two. They were distributed in a completely randomized experimental design, where eight treatments and a control were evaluated, with three replicates each and 200 seeds as experimental units, subjected to controlled conditions (germination chambers at constant temperatures and a relative humidity of 27 °C and 70%, respectively) during the spring of 2022. The results were favorable, a high germination percentage was obtained from seeds subjected to a 20-minute immersion time in sulfuric acid (90% germination and an average of six germinated seeds per day) and this was significantly higher than the rest, making it an effective method to break the physical latency of the seeds, as it removes the impermeable cover allowing inhibition and consequently the activation of the seed's metabolism.

RESUMEN La soja forrajera (Neonotonia wightii) es una leguminosa frecuentemente utilizada como cubierta en cultivos de campo. Sin embargo, al ser una especie de la subfamilia Phaseoloideae, se caracteriza por la latencia física de la semilla, lo que dificulta obtener una germinación alta, homogénea y rápida. El objetivo del presente estudio fue determinar cuál método de escarificación estimula en mayor medida el proceso de germinación, se evaluaron tiempos de inmersión desde los 5 hasta los 20 minutos en ácido sulfúrico (98%), 24 horas en inmersión en hipoclorito de sodio (5,4%), agua y ácido giberélico [100 ppm], 15 minutos con lija y el combinado de estas dos últimas, las cuales fueron distribuidas en un diseño experimental completamente al azar, donde se evaluaron ocho tratamientos y un testigo, tres repeticiones cada uno y 200 semillas como unidades experimentales, sometidas en condiciones controladas (cámaras de germinación a temperaturas y humedad relativa constantes de 27 °C y 70%, respectivamente) durante la primavera del 2022. Los resultados fueron favorables, un alto porcentaje de germinación se obtuvo de las semillas sometidas a un tiempo de inmersión de 20 minutos en ácido sulfúrico (90% de germinación y un promedio de germinación de seis semillas germinadas por día) y fue significativamente mayor que el resto. Este método resulta efectivo para romper la latencia física de las semillas, debido a la remoción de la cubierta impermeable, permitiendo la inhibición en agua y consecuentemente la activación del metabolismo de la semilla.

Enzymatic biocatalysis processes on the semicrystalline and morphological order of native cassava starches (Manihot esculenta)

ABSTRACT Enzymatic biocatalysis has emerged as a green technology in starch modification with divergent results at the morphological level depending on the origin of the starch source. Therefore, various enzymatic biocatalysts were implemented to evaluate their effect on the morphological and semi-crystalline characteristics of native cassava starches. The degree of affinity of the biocatalysts and the conversion rate on native cassava starches were determined by kinetic parameters such as the Michaelis-Menten constant, whose results revealed the following order of affinity from highest to lowest: α-amylase, amyloglucosidase, pullulanase, and β-amylase. In addition, greater biocatalytic activity of α-amylase and β-amylase was evidenced on the amorphous zones of the polymer associated with the decrease in the amylose content and a significant increase in the degree of relative crystallinity. According to morphological analyses and XDR, the action of amyloglucosidase promoted exo-erosion phenomena and the appearance of lacerations on the granular surface of starch with the consequent decrease in the semicrystalline order. The pullulanase caused slightly eroded fragmented granules with greater biocatalytic activity on the crystalline lamellae, associated with a significant increase in the apparent amylose content. FTIR analysis in the 1,200-900 cm-1 region, corresponding to the starch fingerprint, allowed us to detect notable changes in the degree of molecular order after the enzymatic attack; this result was consistent with the degree of relative crystallinity estimated by X-ray diffraction. Likewise, the results allowed us to notice significant changes in the semi-crystalline order and morphological characteristics during the modification with α-amylase (AAM) and amyloglucosidase (AMG) associated with their greater affinity and preferential action on the amorphous structures located on the granular surface of native cassava starch.

RESUMEN La biocatálisis enzimática ha surgido como una tecnología verde en la modificación de almidones con resultados divergentes a nivel morfológico en función de procedencia de la fuente amilácea. Por consiguiente, diversos biocatalizadores enzimáticos fueron implementados para evaluar su efecto sobre las características morfológicas y semicristalinas en almidones nativos de yuca. El grado de afinidad de los biocatalizadores y la tasa de conversión sobre almidones nativos de yuca fueron determinados mediante parámetros cinéticos como la constante de Michaelis-Menten, cuyos resultados revelaron el siguiente orden de afinidad de mayor a menor: α-amilasa, amiloglucosidasa, pululanasa y β-amilasa. Además, se evidenció una mayor actividad biocatalítica de la α-amilasa y β-amilasa sobre las zonas amorfas del polímero debido a la disminución del contenido de amilosa y un aumento significativo en el grado de cristalinidad relativa. Según los análisis morfológicos y DRX, la acción de la amiloglucosidasa promovió fenómenos de exoerosión y la aparición de laceraciones en la superficie granular del almidón con la consiguiente disminución del orden semicristalino. La pululanasa provocó la obtención de gránulos fragmentados levemente erosionados con una mayor actividad biocatalítica en las zonas cristalinas asociada con el aumento significativo del contenido de amilosa aparente. El análisis de FTIR en la región 1.200-900 cm-1, correspondiente a la huella digital del almidón, permitió determinar cambios notorios en el grado del orden molecular después del ataque enzimático, este resultado fue coherente con el grado de cristalinidad relativo estimador por difracción de rayos-X. Asimismo, los resultados permitieron identificar cambios significativos en el orden semicristalino y características morfológicas durante la modificación con α-amilasa (AAM) y amiloglucosidasa (AMG) asociado a su mayor afinidad y acción preferencial sobre las estructuras amorfas ubicadas en la superficie granular del almidón nativo de yuca.

Coating of oxidized banana starch and olive oil for the preservation of cherry tomatoes (Solanum lycopersicum cv. Cerasiforme)

ABSTRACT Postharvest conservation of fresh fruits and vegetables is a constant challenge in the food industry. Biodegradable coatings represent an innovative and sustainable solution to extend their shelf life. In this context, this research evaluated the influence of a coating based on oxidized banana starch (Musa paradisiaca L. group AAA, cv. Cavendish) and olive oil on the conservation of cherry tomatoes (Solanum lycopersicum cv. Cerasiforme) during their storage at ambient conditions. Coating-forming emulsions were prepared using starch (4% m v-1) with a high degree of oxidation, glycerol, Tween 80, and olive oil. The products were dip coated. The starch extraction yield was 27.26% by the wet milling method. The contents of lipids, crude fiber, proteins, carbohydrates, and ashes tended to decrease in oxidized starches with increasing reaction time, the opposite behavior for humidity (P≤0.05). Solubility and oil absorption capacity increased in oxidized starches, while water absorption and swelling power decreased (P≤0.05). The best combination for the formulation of oxidized starch coatings was 3% (m v-1) of glycerol and 0.3% (m v-1) of oil. This coating reduced weight losses and delayed the ripening process. The results suggested that the use of coatings based on oxidized banana starch and olive oil is an effective strategy for maintaining the quality and freshness of the fruits during a longer storage period.

RESUMEN La conservación poscosecha de frutas y hortalizas frescas es un desafío constante en la industria alimentaria. Los recubrimientos biodegradables representan una solución innovadora y sostenible para prolongar su vida útil. En este contexto, esta investigación evaluó la influencia de un recubrimiento a base de almidón oxidado de plátano (Musa paradisiaca L. grupo AAA, cv. Cavendish) y aceite de oliva en la conservación de tomates cherry (Solanum lycopersicum cv. Cerasiforme) durante su almacenamiento en condiciones ambientales. Se prepararon emulsiones formadoras de recubrimiento usando almidón (4% m v-1) con alto grado de oxidación, glicerol, Tween 80 y aceite de oliva. Los productos se recubrieron mediante inmersión. El rendimiento de extracción del almidón fue de 27,26% por el método de molienda húmeda. Los contenidos de lípidos, fibra cruda, proteínas, carbohidratos y cenizas tendieron a disminuir en los almidones oxidados al aumentar el tiempo de reacción, comportamiento opuesto para la humedad (P≤0,05). La solubilidad y capacidad de absorción de aceite aumentaron en los almidones oxidados, mientras que la absorción de agua y poder de hinchamiento disminuyeron (P≤0,05). La mejor combinación para la formulación de los recubrimientos de almidón oxidado fue 3% (m v-1) de glicerol y 0,3% (m v-1) de aceite. Este recubrimiento redujo las pérdidas de masa y retrasó el proceso de maduración. Los resultados sugirieron que el uso de recubrimientos a base de almidón oxidado de plátano y aceite de oliva es una estrategia eficaz para mantener la calidad y frescura de los frutos durante un periodo de almacenamiento más prolongado.

Promoting food security and sustainability with a transportable indirect evaporative solar pre-cooler

ABSTRACT Perhaps one of the most important goals of sustainable development for developing countries is to enhance the utilization of renewable energy sources in all sectors in general and the agricultural sector in particular. The pre-cooling process helps to maintain quality and extend the shelf life of the fruits and vegetables. The aim of this study was to fabricate an indirect evaporative solar precooler (IESP) to reduce post-harvest loss for agricultural products. Tomato crop was chosen to be pre-cooled as an example of agricultural value chains. Experimental variables included three temperatures of cooling water (15, 10 and 5 °C) and two air velocities that passed through the cooling cabinet (1.5 and 2.5 m s-1). The results showed that at 1.5 m s-1 air velocity, the actual coefficient of performance was 19.4, 25.5 and 34.7% at cooling water temperatures 15, 10 and 5 °C, respectively. At 2.5 m s-1 air velocity, the actual coefficient of performance was 23.1, 28.8 and 37.2% at cooling water temperatures 15, 10 and 5 oC, respectively. The performance of the IESP under these conditions was 15.4 oC, 91.5% RH, 0.338 TR refrigeration load and 37.2% COPcyc. Total energy consumption was 6.4 kWh day-1. The solar pre-cooler performance proved a very feasible solution to the demands of small and medium horticultural holdings, especially in cities with a very hot climate to keep vegetables and fruits from deteriorating after harvest.

RESUMEN Quizás uno de los objetivos más importantes del desarrollo sostenible para los países en desarrollo es mejorar la utilización de fuentes de energía renovables en todos los sectores en general y en el sector agrícola en particular. El proceso de pre-enfriamiento ayuda a mantener la calidad y prolongar la vida útil de las frutas y verduras. Este estudio tuvo como objetivo fabricar un preenfriador solar evaporativo indirecto (IESP) para reducir las pérdidas posteriores a la cosecha de productos agrícolas. El cultivo de tomate fue elegido para ser preenfriado como ejemplo de cadenas de valor agrícolas. Las variables experimentales incluyeron tres temperaturas del agua de enfriamiento (15, 10 y 5 °C) y dos velocidades del aire que pasó por el gabinete de enfriamiento (1,5 y 2,5 m s-1). Los resultados mostraron que a una velocidad del aire de 1,5 m s-1, el coeficiente de rendimiento real fue de 19,4, 25,5 y 34,7% a temperaturas del agua de refrigeración de 15, 10 y 5 oC, respectivamente. A una velocidad del aire de 2,5 m s-1, el coeficiente de rendimiento real fue de 23,1, 28,8 y 37,2% a temperaturas del agua de refrigeración de 15, 10 y 5 oC, respectivamente. El desempeño del IESP bajo estas condiciones fue de 15,4 oC, 91,5% HR, 0,338 TR carga frigorífica y 37,2% COPcyc. El consumo total de energía fue de 6,4 kWh día-1. El rendimiento del preenfriador solar resultó ser una solución muy viable para las demandas de las pequeñas y medianas explotaciones hortícolas, especialmente en ciudades con un clima muy cálido, para evitar que las verduras y frutas se deterioren después de la cosecha.

Artificial neural networks in the retention of anthocyanins and total phenolics in the osmotic pre-treatment of Biloxi variety blueberry (Vaccinium corymbosum L.) jam

ABSTRACT Blueberries are a fruit that is an important source of bioactive components beneficial to the human diet, such as anthocyanins and total phenolics, which are altered by the use of high temperatures during processing. This study aimed to evaluate the use of artificial neural networks in the optimization of sucrose concentration and time for the osmotic pre-treatment of blueberries of the Biloxi variety, to retain the greatest amount of anthocyanins and total phenolics in the subsequent preparation of jam. Artificial neural networks of the feedforward type were used, with a Backpropagation training algorithm with Levenberg-Marquardt weight adjustment, to achieve the optimal predicted combination that maximizes the retention of these bioactive components. The model achieved its best performance with 11 neurons in the hidden layer, achieving an R2 coefficient of 0.98 and a mean square error of 4.76, indicating a strong ability for generalization. Artificial neural networks allowed to obtain the best optimal combination of predicted multiple responses of factors consisting of a sucrose concentration of 1.64 M and a time of 211.52 min, which retained a higher content of total monomeric anthocyanins with 70.98 mg cyanidin-3-O-glucoside 100 g-1 of jam and total phenolics with 110.54 mg GAE g-1 of jam. On the other hand, through single-response optimization was obtained that the combination of experimental factors that maximized total anthocyanins (71.59 mg cyanidin-3-O-glucoside 100 g-1 of jam) was 1.54 M of sucrose and 232.73 min and for total phenols (111.06 mg GAE g-1 of jam) 1.79 M of sucrose and 196.36 min. The use of artificial neural networks is an excellent alternative for modeling phenomena, compared to traditional methods.

RESUMEN El arándano es un fruto que posee una fuente importante de componentes bioactivos beneficiosos para la dieta humana, como las antocianinas y fenoles totales, que se ven alterados por el uso de temperaturas altas durante el procesamiento. El objetivo de este estudio fue evaluar el uso de redes neuronales artificiales en la optimización de la concentración de sacarosa y el tiempo para el pretratamiento osmótico de arándanos de la variedad Biloxi, con la finalidad de retener la mayor cantidad de antocianinas y componentes fenólicos totales en la elaboración posterior de mermelada. Se utilizó redes neuronales artificiales del tipo feedfoward, con algoritmo de entrenamiento de Backpropagation con ajuste de pesos de Levenberg-Marquardt para lograr la combinación óptima predicha que maximice la retención de estos componentes bioactivos. El modelo logró su mejor rendimiento con 11 neuronas en la capa oculta, logrando un coeficiente R2 de 0,98 y un error cuadrático medio de 4,76; lo que indica una gran capacidad de generalización. Las redes neuronales artificiales permitieron obtener la mejor combinación de los factores experimentales -concentración de sacarosa (1,64 M) y tiempo (211,52 min)- que maximizaron los contenidos de antocianinas monoméricas totales (70,98 mg cianidina-3-O-glucósido 100 g-1) y fenoles totales (110,54 mg AGE g-1) presentes en mermelada. En cambio, mediante optimización de respuesta se obtuvo que la combinación de factores experimentales que maximizó las antocianinas totales (71,59 mg cianidina-3-O-glucósido 100 g-1 de mermelada) fue 1,54 M de sacarosa y 232,73 min y para fenoles totales (111,06 mg GAE g-1 de mermelada) 1,79 M y 196,36 min. El uso de redes neuronales artificiales es una excelente alternativa para modelar fenómenos, en comparación con los métodos tradicionales.

Starch from Colocasia esculenta (L.) Schott of purple and white esculenta varieties: Thermal, technological properties, and morphological study

ABSTRACT The high demand for starch in the food industry drives the search for new alternative sources for extraction. In this regard, Colocasia esculenta (L.) Schott, an edible root, is a promising alternative source for starch extraction. This study focused on correlating the technological and thermal properties with the microstructure and size distribution of starch from white and purple varieties. Starch granules with high thermal stability (132-258.3 °C) and good digestibility based on granule size (0.79-4.05 µm) were obtained. It was demonstrated that larger starch granules exhibit higher water absorption capacity (WAC) (139±0.53%). Moreover, the increase in WAC results in a higher gelatinization temperature (76.1±0.3 °C), which is favorable as it allows the use of this starch in food processing at high temperatures.

RESUMEN La alta demanda de almidón en la industria alimentaria provoca la búsqueda de nuevas fuentes alternativas para su extracción. En este sentido, Colocasia esculenta (L.) Schott es una raíz comestible que demuestra ser una buena fuente alternativa para la extracción de almidón. Este estudio se centró en relacionar las propiedades tecnológicas y térmicas con la microestructura y la distribución de tamaño del almidón de las variedades blanca y morada. Se obtuvieron gránulos de almidón con una alta estabilidad térmica (132-258,3 °C) y buena digestibilidad basada en el tamaño de los gránulos (0,79-4,05 µm). Se demostró que los gránulos de almidón más grandes originan mayor capacidad de absorción de agua (WAC) (139±0,53%), además el aumento de WAC genera una mayor temperatura de gelatinización (76,1±0,3 °C), este comportamiento es favorable, pues permite el uso de este almidón en el procesamiento de alimentos a altas temperaturas.

Broiler feed proposal with vinasse

ABSTRACT Considering previous studies on the potential use of vinasse in the agricultural sector, this study seeks to design a feed for broilers in three presentations according to the stages of the animal’s feeding program (start 1-14, growth 15-30 and end 31-42 days) that includes vinasse in the formulation. To this end, soybeans were considered as a source of protein, a diet with metabolizable energy between 12,351.06 and 14,025.78 kJ∙kg-1. The granulometry was determined according to the broiler management manuals, and the feed manufacturing process was specified in a block diagram and a flow diagram; in the same way, a test protocol for the use of the feed formulated in a sample of broilers of the Cobb breed. This research suggests that using vinasse in feed formulations for broilers could provide significant benefits to the agricultural sector.

RESUMEN Considerando estudios previos sobre el potencial uso de la vinaza en el sector agropecuario, este estudio busca diseñar un alimento para pollos de engorde en tres presentaciones de acuerdo con las etapas del programa de alimentación del animal (inicio 1-14, crecimiento 15-30 y finalización 31-42 días) que incluya vinaza en la formulación. Para ello, se consideró el grano de soya como fuente de proteína, una dieta con energía metabolizable entre 12.351,06 a 14.025,78 kJ∙kg-1. Se determinó la granulometría de acuerdo con los manuales de manejo de pollos de engorde, y se especificó el proceso de fabricación del alimento en un diagrama de bloques y un diagrama de flujo; de igual forma se propone un protocolo de prueba para el uso del alimento formulado en una muestra de pollos de engorde de la raza Cobb. Esta investigación sugiere que el uso de la vinaza en las fórmulas de los beneficios para pollos de engorde podría aportar importantes beneficios al sector agrícola.

Leaf spectrum analysis of three tropical timber species: Diomate ( Astronium graveolens), Choibá (Dipteryx oleifera), and Algarrobo (Hymenaea courbaril)

ABSTRACT This study analyzed the leaf spectral response of three native timber forest species in the tropical dry forest: Diomate (Astronium graveolens Jacq.), Choibá (Dipteryx oleifera Benth.), and Algarrobo (Hymenaea courbaril L.). The study was conducted at the León Morales Soto Arboretum and Palmetum, at the Universidad Nacional de Colombia in Medellín, Antioquia, Colombia. Spectral data from the leaves were collected in situ using the portable spectroradiometer ASD FieldSpec HandHeld-2, which operates with a spectral resolution of 1 nm (resampled to 10 nm) and covers a spectral range between 325 and 1,075 nm (limited to 400-900 nm). Based on the measurements, the behavior and spectral variability of the species were evaluated. One-factor Analysis of Variance and Mann-Whitney-Wilcoxon U-test were implemented in reflectance spectra to select the optimal narrow bands for species discrimination. The classification capacity of the selected narrow bands was assessed using the K-nearest neighbors' algorithm. It was found that A. graveolens and H. courbaril exhibited spectral signatures typical of healthy vegetation, while D. oleifera showed spectral changes during the early stages of senescence. Regarding spectral separability, 23 narrow bands in the visible region and near-infrared region were identified as optimal for distinguishing the plant species. The supervised classification algorithm applied to these 23 narrow bands achieved an overall accuracy of 95.8%. In conclusion, these findings provide valuable insights into the spectral response of important tropical species and contribute to their conservation efforts by enhancing understanding of their unique spectral characteristics in diverse and heterogeneous ecosystems like tropical forests.

RESUMEN Esta investigación analizó la respuesta espectral foliar de tres especies forestales maderables nativas del bosque seco tropical, Diomate (Astronium graveolens Jacq.), Choibá (Dipteryx oleifera Benth.) y Algarrobo (Hymenaea courbaril L.). El estudio se efectuó en el Arboretum y Palmetum León Morales Soto de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, Antioquia, Colombia. Los datos espectrales de las hojas se colectaron in situ con el espectrorradiómetro portátil ASD FieldSpec HandHeld-2, que trabaja con una resolución espectral de 1 nm (remuestreada a 10 nm) y un rango espectral entre 325 y 1.075 nm (acotado entre 400 y 900 nm). A partir de las mediciones, se evaluó el comportamiento y la variabilidad espectral de las especies. Se implementó el Análisis de Varianza de un factor y la prueba U de Mann - Whitney - Wilcoxon en los espectros de reflectancia con el fin de seleccionar las bandas estrechas óptimas para discriminar las especies. Se evaluó la capacidad de clasificación de las especies en las bandas estrechas seleccionadas, utilizando el algoritmo de los K vecinos más cercanos. Encontrando que A. graveolens e H. courbaril presentaron firmas espectrales típicas de la vegetación saludable y D. oleifera evidenció cambios espectrales en el período inicial de la senescencia. Respecto a la separabilidad espectral, se encontraron 23 bandas estrechas en la región visible e infrarrojo cercano óptimas para diferenciar las especies vegetales. El algoritmo de clasificación supervisada aplicado en las 23 bandas estrechas, tuvo una precisión general del 95,8%. En conclusión, estos hallazgos proporcionan valiosos conocimientos sobre la respuesta espectral de importantes especies tropicales y contribuyen a sus esfuerzos de conservación al mejorar la comprensión de sus características espectrales únicas en ecosistemas diversos y heterogéneos como el bosque tropical.