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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN PROGRAMA DE POSGRADO EN INGENIERÓA DE SISTEMAS “UV-C EN EL CONTROL DE AFLATOXINAS EN GRANOS DE MAÍZ PALOMERO (Zea mays everta) BAJO UN ENFOQUE SISTÉMICO” TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA DE SISTEMAS PRESENTA: BIÓL. ANAID GARCÍA TREJO DIRECTORES DE TESIS DRA. CLAUDIA HERNÁNDEZ AGUILAR DRA. MAGNOLIA MORENO VELÁZQUEZ MÉXICO D.F., DICIEMBRE DE 2015 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO CARTA DE CESIÓN DE DERECHOS En la Ciudad de México, Distrito Federal el día 13 del mes de Enero del año 2016, el (la) que suscribe García Trejo Anaid alumno (a) del Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas con número de registro A140621, adscrito a la SEPI ESIME ZACATENCO IPN, manifiesta que es autor (a) intelectual del presente trabajo de Tesis bajo la dirección de la Dra. Claudia Hernández Aguilar y la Dra. Magnolia Moreno Velázquez y cede los derechos del trabajo titulado UV-C en el control de aflatoxinas en granos de maíz palomero (zea mays everta) bajo un enfoque sistémico, al Instituto Politécnico Nacional para su difusiçon, con fines académicos y de investigación. Los usuarios de la información no deben reproducir el contenido textual, gráficas o datos del trabajo sin el permiso expreso del autor y/o director del trabajo. Este puede ser obtenido escribiendo a la siguiente dirección clauhaj@yahoo.com, annciencias@yahoo.com.mx. Si el permiso se otorga, el usuario deberá dar el agradecimiento correspondiente y citar la fuente del mismo. _____________________ Anaid García Trejo mailto:clauhaj@yahoo.com mailto:annciencias@yahoo.com.mx RESUMEN El maíz palomero (Zea mays everta) además de su popular uso como snack en forma de rosetas o palomitas, sin embargo, en la actualidad se ha empleado este grano en la industria alimentaria como edulcorante. La invasión de los granos y semillas por diversos microorganismos durante su desarrollo en el campo, así como también durante el proceso de almacenaje, es un problema muy común, siendo los hongos los más abundantes y la principal causa de diversos daños pudiendo representar un riesgo para la salud humana debido a que algunas especies son potencialmente productoras de micotoxinas. La UV-C ha sido usada eficazmente en el control de la micobiota natural en diferentes variedades de maíz incluyendo el palomero, por lo que se considera importante estudiar sus efectos sobre las micotoxinas que en la actualidad están reconocidas como potenciales carcinogénicos. En este trabajo se realizó la determinación de la micobiota asociada de forma natural de 18 muestras de rocetas o palomitas de maíz palomero procedentes de 2 marcas de complejos de cine ubicados 3 zonas (norte-poniente, centro y sur- oriente) del Distrito Federal y el Área Metropolitana. Todas las muestras presentaron contaminación encontrándose un total de 1259 aislamientos correspondientes a 28 especies de hongos, pertenecientes a los géneros Alternaria, Cladosporium, Drechslera, Fusarium, Aspergillus, Eurotium, Penicillium, Chaetomium, Mucor, Paecilomyces y Rhizopus, siendo los hongos de campo los que presentaron un mayor porcentaje de incidencia (23.85%). La zona Centro fue la que presento mayor presencia de hongos reportándose una media de 20.125%, seguido por la zona Sur-Oriente con una media 18.79%. Se examinó el efecto de la UV-C en la concentración de aflatoxinas totales en grano de maíz palomero aplicándose 4 tratamientos de exposición (0, 10, 15 y 20 minutos) con 3 repeticiones para cada tratamiento. Previo al tratamiento con UV-C el grano de maíz palomero fue caracterizado, su contenido de humedad fue de 11.7%, también se realizó una prueba de calidad sanitaria, encontrándose 41 asilamientos para la micobiota exógena correspondientes a 4 especies de hongos, siendo Aspergillus flavus el más reportado (23.33% de incidencia), mientras que en la micobiota endógena no se reportó ningún crecimiento. El grano caracterizado fue sometido dos diferentes pruebas de inoculación con 2 cepas reportadas como productoras de aflatoxinas, Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus. La primera prueba consistió de una inoculación mediante suspensión de esporas, ajuste de contenido de humedad del 18% y 15 días de incubación a 28 ºC. La segunda prueba consistió de una inoculación mediante explante, ajuste de contenido de humedad al 18% y 30 días de incubación a 28 ºC. El material inoculado fue radiado con luz UV-C (no ionizante) en un prototipo radiador de UV-C a 254nm de longitud de onda con una intensidad de 65.2 µw/cm2 para después determinarse el contenido de aflatoxinas totoales mediante el método de inmunoafinidad por columnas de anticuerpos monoclonales, encontrándose para la incubación de 15 días que la concentración de aflatoxinas totales fue de cantidades traza (menores a 5 µg/Kg) para ambos hongos, mientras que en la incubación de 30 días la concentración de aflatoxinas totales se presentó en un intervalo de 16-33 µg/Kg para el material inoculado con Aspergillus flavus y 0-1 µg/Kg para el material inoculado con Aspergillus parasiticus. ABSTRACT The popcorn (Zea mays everta) in addition to their popular use as a snack in the form of rosettes or popcorn, however, at present this grain has been employed in the food industry as a sweetener. The invasion of grains and seeds for various microorganisms for their development in the field as well as during storage, is a very common problem, being the most abundant fungi and the main cause of various damages may pose a risk to human health because some species are potentially producing mycotoxins. The UV-C has been used effectively in controlling natural mycobiota in different maize varieties including pigeon, which is considered important to study their effects on mycotoxins that today are recognized as potential carcinogens. In this paper the determination of naturally associated mycobiota 18 samples rocetas popcorn or popcorn from 2 brands of cinema complexes located 3 zones (north-west, central and south-east) of the Federal District was conducted and Metropolitan Area. All samples showed contamination finding a total of 1259 isolates corresponding to 28 species of fungi belonging to the genera Alternaria, Cladosporium, Drechslera, Fusarium, Aspergillus, Eurotium, Penicillium, Chaetomium, Mucor, Paecilomyces and Rhizopus, being the field fungi which had a higher incidence rate (23.85%). The downtown area was the one with greater presence of fungi being reported an average of 20.125%, followed by South-East area with an average 18.79%. The effect of UV-C in the concentration of total aflatoxins in grain popcorn exposure applied 4 treatments (0, 10, 15 and 20 minutes) with 3 replications for each treatment was examined. Prior to treatment with UV-C maize grain pigeon was characterized, its moisture content was 11.7%, a test of healthcare quality was also performed, being 41 isolations for exogenous mycobiota corresponding to 4 species of fungi, with Aspergillus flavus the most reported (23.33% incidence), whereas endogenous mycobiota No growth was reported. Characterized grain underwent two different inoculation tests with 2 strains reported as aflatoxin producing Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus. The first test consisted of inoculation by spore suspension, adjustment of moisture content of 18% and 15 days incubation at 28 ° C. The second test consisted of using explant inoculation, adjustment of moisture content to 18% and 30 days incubationat 28 °C. The inoculated material was irradiated with UV-C (non-ionizing) light in a prototype radiator for UV-C at 254nm wavelength with an intensity of 65.2 μw / cm2 to then determine the content of totoales aflatoxin by the method immunoaffinity monoclonal antibody columns, being incubation for 15 days total aflatoxin concentration was trace amounts (less than 5 mg/kg) for both fungi, while in the 30 day incubation total aflatoxin concentration is presented in a range of 16-33 mg/kg for material inoculated with Aspergillus flavus and 0-1 mg/kg for material inoculated with Aspergillus parasiticus. El deseo es el reconocimiento de la incomplitud humana, de la falta, de la ausencia, de que carecemos de algo que nos resulta importante por algun motivo; el deseo nos pone en situación de necesidad, de ansiedad. Se define la estrategia a partir del cómo abordar un problema para garantizar la consecución del deseo, lo que implica que constituye un medio cuya adecuada formulación e implementación permite enfrentar aquellos factores que condicionan la obtención del objeto deseado y la satisfacción de la carencia que afecta nuestro desenvolvimiento personal diario. El deseo sin duda constituye el motor de la acción humana. Aristóteles Página Índice general iii Índice de Figuras v Índice de Tablas vi Glosario de términos y definiciones vii Lista de Acrónimos xviii Resumen xix Abstract xxi INTRODUCCIÓN 1 i.1 Presentación del proyecto 2 i.2 Presentación del documento de tesis 6 1. MARCO CONTEXTUAL Y FUNDAMENTO DE LA INVESTIGACIÓN 7 1.1 Contexto de la investigación 8 1.1.1 Contexto físico y social 8 1.1.2 Contexto histórico y cultural 9 1.1.2.1 Historia de la sistémica 14 1.1.2.2 Luz ultravioleta no ionizante (UV-C) 15 1.1.2.3 Sistema agroalimentario de México 20 1.1.2.3.1 La agricultura en México 23 1.1.2.3.2 Comercio 31 1.1.2.3.3 El caso del maíz 36 1.1.2.4 Contexto temporal del maíz palomero 38 1.1.2.4.1 Producción mundial 42 1.1.2.4.2 Producción nacional 43 1.1.2.4.3 Usos en la industria alimenticia 43 1.1.2.5 Seguridad alimentaria y calidad sanitaria 46 1.1.2.5.1 Hongos del maíz palomero 49 1.1.2.5.2 Aflatoxinas, daños en la salud humana y animal 52 1.1.2.5.3 Marco legal y de regulación a nivel internacional 54 1.1.2.5.4 Marco legal y de regulación nacional 57 1.3 Fundamento de la investigación 58 1.4 Justificación del proyecto de tesis 59 1.5 Objetivos del proyecto de tesis 60 1.5.1 Objetivo general 60 ÍNDICE 1.5.2 Objetivos específicos 60 1.6 Hipótesis 61 1.7 Tablas de congruencia 62 2. MATERIALES Y MÉTODOS 64 2.1 Evidencia del mundo real 64 2.1.1 Evaluación de la calidad fitosanitaria de rosetas de maíz ofertadas en complejos de cine dentro del Distrito Federal y Área Metropolitana 65 2.1.1.1 Colecta de las muestras e investigación de mercado 65 2.1.1.2 Caracterización del tamaño de roseta 66 2.1.1.3 Determinación de la micobiota 68 2.2 Evaluación del efecto de UV-C sobre el contenido de aflatoxinas en maíz palomero 71 2.2.1 Elección y colecta de la muestra 71 2.2.2 Determinación de la micobiota 72 2.2.2.1 Determinación de la micobiota endógena 72 2.2.2.2 Determinación de la micobiota exógena 72 2.2.3 Inoculación con Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus 74 2.2.3.1 Determinación del contenido de humedad 77 2.2.3.2 Ajuste del contenido de humedad en la muestra al 18% 78 2.2.3.3 Inoculación mediante suspensión de esporas 79 2.2.3.4 Inoculación mediante la técnica explante 81 2.2.3.5 Almacenamiento en cámara húmeda 82 2.2.4 Radiación del material inoculado 84 2.2.5 Determinación de la concentración de aflatoxinas totales 86 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 89 3.1 Investigación de mercado 89 3.2 Caracterización del tamaño de roseta 90 3.3 Calidad fitosanitaria rosetas de maíz ofertadas en complejos de cine dentro del Distrito Federal y Área Metropolitana 93 3.4 Determinación de la micobiota 94 3.4.1 Hongos de campo 98 3.4.2 Hongos de almacén 102 3.4.3 Hongos de deterioro avanzado 107 3.5 Efectos de la luz UV-C sobre la concentración de aflatoxinas totales en maíz palomero inoculado con Aspergillus flavus 109 3.6 Efectos de la luz UV-C sobre la concentración de aflatoxinas totales en maíz palomero inoculado con Aspergillus parasiticus 111 3.7 Determinación del contenido de humedad 113 CONCLUSIONES 114 RECOMENDACIONES 116 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 118 ANEXOS 122 GLOSARIO DE TÉRMINOS Y DEFINICIONES Aflatoxina. Tipo de toxinas producto del metabolismo secundario de ciertos hongos (principalmente del Aspergillus) en cultivos agrícolas como el maíz, el maní o cacahuates, la semilla de algodón y los frutos secos (de cáscara dura como las nueces). Agricultura. Es el conjunto de técnicas y conjunto de técnicas y conocimientos para cultivar la tierra, en ella se engloban los diferentes trabajos de tratamiento del suelo y los cultivos de vegetales. Comprende todo un conjunto de acciones humanas que transforma el medio ambiente natural. Alimento. Es todo aquello (sustancias sólidas o líquidas) que los seres vivos ingieren para su nutrición y subsistencia. Ambiente. Ámbito exterior que rodea a un sistema y que se ubica más allá de su entorno, pero que logra tener influencia en el sistema por lo que es necesario considerarlo para cambios, mejoras o diseño. Análisis. El método de investigación reduccionista por el cual se desintegra un sistema complejo en sus componentes y se estudia por separado. Aprendizaje. Proceso de adquisición de nuevos hábitos y comportamiento mediante la experiencia. Atributos. Son las propiedades que tienen los sistemas, subsistemas y sus elementos. Estos pueden ser cuantitativos o cualitativos. Calidad. Conjunto de propiedades inherentes a una cosa que perite caracterizarla y valorarla con respecto a las restantes de su especie. Calidad sanitaria. Las características que debe cumplir un producto alimentario para asegurar que su consumo no implica un riesgo de salud para el consumidor. Cibernética. Ciencia de la comunicación y control dela información tanto en seres humanos como en máquinas. Ciencia. Conocimiento sistemático del mundo físico, conocimiento adquirido por medio del estudio sistematizado. Clase de actividad humana orientada hacia la formulación de las posibilidades de repetición hipotética y real de determinados fenómenos que, para sus fines, se consideran idénticos. Complejidad. Interconexión de elemento Comportamiento adaptativo. Los sistemas complejos aprenden y se adaptan ante cambios acaecidos en el propio sistema o sus entornos. Descubrir las leyes de esos cambios y las del comportamiento adaptativo es de gran importancia para el ser humano. Control. Examen u observación cuidadosa que sirve para hacer una comprobación. Cosmovisión. Weltanschauung, en su forma original alemana, es una imagen o figura general de la existencia o realidad que una persona, sociedad o cultura se forman en una época determinada; suele estar compuesta por determinadas percepciones, conceptuaciones y valoraciones sobre dicho entorno. Cultura. Conjunto de creencias, valores y técnicas utilizadas en las sociedades humanas para asociarse en su ambiente; los contemporáneos comparten estos aspectos y los transmiten de una generación a otra. Datos. Representación simbólica (numérica, alfabética, algorítmica, espacial, etc.) de un hecho, de un atributo o una variable cuantitativa o cualitativa, es una valoración oreferente para que el hombre o las máquinas puedan procesarlos con facilidad. Decisión. Seleccionar racionalmente entre varias alternativas un curso de acción. Diseño. Boceto, bosquejo o esquema que se realiza, ya sea mentalmente o en un soporte material, antes de concretar la producción de algo. Diseño experimental. Es una estructura de investigación donde al menos se manipula una variable y las unidades son asignadas aleatoriamente a los distintos niveles o categorías de la variable o variables manipuladas, permite identificar y cuantificar las causas de un efecto dentro de un estudio experimental. Edulcorante. Sustancia que endulza y/o agrega color. Eficacia. Capacidad de lograr metas y objetivos propuestos. Elemento. Son los componentes de cada sistema, pueden ser a su vez sistemas por derecho propio, es decir, subsistemas. Emergencia. Hace referencia a aquellas propiedades o procesos de un sistema no reducibles a las propiedades o procesos de sus partes constituyentes. El concepto de emergencia se relaciona estrechamente con los conceptos de autoorganización y superveniencia, y se define en oposición a los conceptos de reduccionismo y dualismo, y considera que "el todo, es más que la suma de las partes". Enfoque de sistemas. Es un esquema metodológico que sirve como guía para la solución de problemas, en especial hacia aquellos que surgen en la dirección o administración de un sistema, al existir una discrepancia entre lo que se tiene y lo que se desea, su problemática, sus componentes y su solución. Se refiere a las actividades que determinan un objetivo general y la justificación de cada uno de los subsistemas, las medidas de actuación y estándares en términos del objetivo general, el conjunto complemento de subsistemas y sus planes para un problema específico. Entorno. Conjunto de circunstancias o factores que rodean a algo o alguien, que se encuentran inmediatas a las fronteras establecidas a un sistema, con el que establecen múltiples relaciones. Entradas. Las entradas son los ingresos del sistema que pueden ser recursos materiales, recursos humanos o información. Las entradas pueden ser en serie o aleatorias. Entropía. Un término de termodinámica que mide el estado de desorden o incertidumbre de un sistema. Espora. Estructura reproductiva de hongos, bacterias y criptógamas en general. Evaluación. Consiste en fijar las diferentes alternativas propuestas, a fin de determinar el grado en el cual satisfacen las metas y objetivos implantados en la fase de diseño de políticas o planeación de los sistemas. Expertos. Una denominación proporcionada a los que conocen la importancia relativa de los indicios en su medio y que proceden a seleccionarlos de acuerdo con ella. Finalidad. Los sistemas naturales llegan a estados finales partiendo de situaciones diferentes (equifinalidad-Bertalanffy, 1968; Wiener, 1971). Grano. De acuerdo a la botánica, es el componente que alberga el embrión, así como también alimento presentando un tejido delgado conocido como endospermo, que puede tener almidón, aceites y diversos nutrientes, aparece cuando un óvulo alcanza un cierto punto de madurez. Hifas. Filamentos que constituyen los talos fúngicos. Hipótesis. Suposición susceptible de ser probada. Una idea o una afirmación provisional acerca del modo de resolver un problema o acerca de la naturaleza de la realidad. Holístico. Que da énfasis a la relación funcional u orgánica entre las partes y los todos. Homeostasis. Es la propiedad de un sistema que define su nivel de respuesta y de adaptación al contexto. Hongos. Constituyen un grupo de organismos eucariontes, sin pigmentos fotosintéticos, (uninucleados, multinucleados, haploides, diploides o dicarióticos), con ciclo de vida asexual y/o sexual (homo o heterotálicos), con esporomas (micro o macroscópicos), de vida heterotrófica, su nutrición es por absorción, en su gran mayoría son pluricelulares, su pared celular esta típicamente bien definida compuesta por β-glucanos y quitina, no almacenan almidón como sustancia de reserva, presentan un talo típico micelial que puede ser cenocítico o septado. Son ubicuos de hábitat terrestre o acuático, menos comunes en ambientes marinos. Presentan un papel ecológico importante como saprobios, simbiontes mutualistas, parásitos o hiperparásitos (Ulloa et al., 2006; Webster y Weber, 2009). Ideología. Conglomerado de ideas, creencias, y modos de pensar características de un grupo, nación, clase, casta, profesión u ocupación. Ley. Es una regla o norma. Se trata de un factor constante e invariable de las cosas, que nace de una causa primera. Las leyes son, por otra parte, las relaciones existentes entre los elementos que intervienen en un fenómeno. Luz. Es una energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el sentido de la vista. Se trata del rango de radiación del espectro electromagnético; tiene velocidad finita y se propaga en línea recta, tiene comportamiento físico como onda y como partícula. Medio. Una porción del ecosistema, el sistema que abarca todos los sistemas. Cuando se trata de sistemas abiertos, es esencial considerar el medio como perteneciente al sistema bajo diseño. Medio de Cultivo. Consta de una solución líquida, sólida o gel que cuenta con los nutrientes necesarios o específicos para permitir, en condiciones favorables de pH y temperatura, el crecimiento artificial selectivo de virus, microorganismos, células, tejidos vegetales, o incluso pequeñas plantas. Metabolismo. Es el conjunto de procesos físicos y químicos, y de reacciones a las que está sujeta una célula; éstos son los que les permitirán a las mismas sus principales actividades, la reproducción, el crecimiento, el mantenimiento de sus estructuras y la respuesta a los estímulos que reciben. Metabolismo secundario. Conjunto de reacciones bioquímicas que se producen en forma paralela al metabolismo primario vertebrador de la biología celular. Metabolito. Cualquier sustancia producida durante el metabolismo (digestión, u otros procesos químicos celulares). Método científico. El enfoque permitido de las ciencias físicas y otras relacionadas, por el cual se postulan, validan y generalizan hipótesis en leyes. El método científico y el paradigma de ciencia deben modificarse, para acomodarlos a las necesidades del dominio de las ciencias sociales. Micelio. Conjunto de hifas que constituyen el cuerpo o talo de los hongos. Micotoxina. Compuesto químico de naturaleza orgánica de bajo peso, molecular y gran estabilidad en relación a condiciones de pH y temperatura, producto del metabolismo secundario de hongos, cuya ingestión, inhalación o absorción cutánea reduce la actividad, hace enfermar o causa la muerte de animales y personas (Pitt, 1995). Microscopia. Es la técnica de producción de imágenes visibles de estructuras o detalles demasiado pequeños para ser percibidos a simple vista e implica la difracción, reflexión o refracción de la luz de radiación incidente transmitida a través o reflejada sobre el objeto de estudio. Muestra. Parte o cantidad pequeña de una cosa que se considera representativa del total y que se toma o se separa de ella de forma aleatoria, y con ciertos métodos para someterla a estudio, análisis o experimentación. Norma. Es una regla que debe ser respetada y que permite ajustar ciertas conductas, actividades y contenidos. Normatividad. Establecimiento de reglas o leyes, dentro de cualquier grupo u organización. Observación. Se refiere a la nueva cibernética que incorpora como fundamento el problema de la observación de sistemas de observadores: se pasa de la observación de sistemas a la observación de sistemas observadores. Paradigma. Un proceso, un procedimiento(no definido necesariamente en forma de pasos secuenciales), que puede utilizarse en forma repetida para abordar un tipo específico de problema. Ejemplos: el paradigma de ciencia, que se deriva del método científico; el paradigma de sistema o proceso de diseño de sistemas, que abarca el enfoque de sistemas. Problema. Situación en la cual las variables se salen de los términos planeados. Proceso. Serie de acciones u operaciones de acuerdo con un plan, que hacen pasar un elemento por un procedimiento de una fase a otra, para obtener un fin. Radiación. Emisión de energía o de partículas que producen algunos cuerpos y que se propaga a través del espacio. Retroalimentación. La característica de regulación por la cual se recicla una porción de la salida, generalmente la diferencia entre los resultados real y deseado a la entrada, a fin de mantener al sistema entre los umbrales del equilibrio. Salidas. Son los resultados que se obtienen de procesar las entradas. Sistemas. Es un conjunto organizado de cosas o partes interactuantes e interdependientes, que se relacionan formando un todo unitario y complejo. Sistemas abiertos. Se trata de sistemas que importan y procesan elementos (energía. materia e información) de sus ambientes. Característica propia de todos los sistemas vivos. Sistemas cerrados. Cuando ningún elemento de afuera entra y ninguno sale del sistema. Estos sistemas alcanzan su estado máximo de equilibrio al igualarse con el medio (entropía, equilibrio). En ocasiones el término sistema cerrado es también aplicado a sistemas que se comportan de una manera fija, rítmica o sin variación, como sería el caso de los circuitos cerrados. Sistemas cibernéticos. Son aquellos que disponen de dipositivos internos de autocomando (autorregulación) que reaccionan ante informaciones de cambios en el ambiente, elaborando respuestas variables que contribuyen al cumplimiento de los fines instalados en el sistema (retroalimentación). Software. Conjunto de programas, documentos procedimientos y rutinas asociadas con la operación de un sistema de cómputo, que hacen posible que el hardware realice sus actividades. Subsistema. Es una subdivisión del sistema que puede tener su propia estructura y funcionamiento. Taxonomía. Es la ciencia de arreglar formas de vida y clases de organismos en esquemas racionales, de acuerdo a sus características y propiedades. Teoría. Agrupación sistemática de conceptos de una disciplina. Teoría general de sistemas. Se presenta como una forma sistemática y científica de aproximación y representación de la realidad y, al mismo tiempo, como una orientación hacia una práctica estimulante para formas de trabajo transdisciplinarias. Se caracteriza por su perspectiva holística e integradora, en donde lo importante son las relaciones y los conjuntos que a partir de ellas emergen. Tratamiento. Acción y resultado de tratar alguna cuestión o cosa, es decir, la forma o aquellos medios que se utilizarán para llegar a conocer la esencia que compone algo y que no se presenta de manera clara, ya sea porque no se conoce o bien porque su composición fue alterada por otros componentes. Conjunto de los medios de cualquier tipo, higiénicos, farmacológicos, quirúrgicos o bien físicos, los cuales tendrán como finalidad primaria la obtención de una respuesta. Variables. Cada elemento que compone o existe dentro de los sistemas y subsistemas. Visión Holística. Es poder ver el todo, sin perder la visión del detalle, y poder concentrarse en detalles, sin perder la visión del conjunto. LISTA DE ACRÓNIMOS AACC. Asociación Americana de Química de Cereales. AOAC. Asociación Oficial de Química Analítica. CAST. Consejo de Agricultura, Ciencia y Tecnología. CE. Comisión Europea. CIMMYT. Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo. DOM. Deoxinivalenol. EFA. Espectroscopía Fotoacústica. FAO. Organización para la Agricultura y la alimentación (Naciones Unidas). IAEA: Agencia Internacional de Energía Atómica. INIFAP. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. ISTA. Asociación Internacional de Pruebas de Semillas. NOM. Norma Oficial Mexicana. OEA Organización de Estados Americanos. SAGARPA. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación. SCOOP. Co-cooperación Científica. SIAP. Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera. TGS. Teoría General de Sistemas UFC. Unidades Formadoras de Colonias. USDA. Departamento de Agricultura de los Estados Unidos UV-C. Ultravioleta no ionizante. VICAM. Sistema de Evaluación de Micotoxinas. I N T R O D U C C I Ó N Poco faltaba para que el sol, la luna y las estrellas aparecieran sobre los Creadores y Formadores, de Paxil, de Cayalá, así llamados, vinieron las mazorcas amarillas y las mazorcas blancas. INTRODUCCIÓN i.1Presentación del Proyecto de Tesis Los hongos son uno de los problemas más abundantes y la causa principal de diversas enfermedades en las plantas, severas pérdidas económicas, así como un latente riesgo en la salud humana ya que algunas especies son productoras de micotoxinas. La calidad sanitaria de los granos y semillas se mide en términos de la presencia o ausencia de organismos patógenos. Es de vital importancia prevenir, reducir o eliminar los niveles de fumonisinas y aflatoxinas en los productos básicos, debido a sus riesgos para los seres humanos y los animales y así el impacto económico. Se estima que la cantidad de producto a base de maíz consume hoy en día en los EE.UU. es de 36 kg / año. Dentro del linaje del maíz, la variedad de los “reventones” o “palomeros” en la actualidad están cobrando mucha importancia, esto por su uso como materia prima para otros productos así como su importante uso en la industria alimentaria como edulcolorante (sustancia que endulza y/o agrega color) en productos de panificación y pastelería, bebidas, cereales, bebidas de frutas y helados. Respecto a México la producción de maíz palomero es tan sólo del 3% de su consumo, el resto se importa principalmente de E U A. En 2010 se reportó la presencia de fumonisinas y deoxynivalenol en campos comerciales de maíz palomero en Illinois, EUA, mientras que las aflatoxinas fueron menos frecuentes. Los límites de aflatoxinas son generalmente los mas regulados por su nivel de toxicidad y éstos fluctúan en el intervalo de 0-35 µg/Kg a nivel mundial. Las fumonisinas no están reguladas en muchos países, solo la Comisión Europea (CE) establece un nivel máximo de 1000 µg/Kg para fumonisinas totales en alimentos de maíz de consumo directo ya que se ha reportado con efectos potencialmente carcinogénicos en el humano. El uso de tratamientos con sustancias químicas causa problemas ecológicos, además de ser potencialmente perjudiciales para el ser humano, la radiación con luz UV-C (no ionizante) confiere varias ventajas, entre ellas que es un método no destructivo. Hasta ahora se han estudiado los efectos de la irradiación gamma sobre la aflatoxina B1 y los resultados indican que, aunque la producción por Aspergillus flavus de aflatoxina B1 se reduce a medida que la dosis de irradiación aumenta la propia molécula es difícil de destruir. Se ha encontrado que dosis tan altas como 182 kGray, eran incapaces de destruir más de 10% de la molécula de aflatoxina en materia seca. La dosificación requerida para eliminar totalmente la aflatoxina B1 de los alimentos y piensos sería tan elevada que causaría un deterioro significativo de la calidad cambiando así las propiedades organolépticas del producto irradiado. En un estudio posterior, concereales como el arroz, las altas dosis de irradiación a 30 kGray no tuvieron efecto sobre el compuesto. En un estudio relacionado, maíz, trigo y soja fueron irradiados a dosis de 5 a 20 kGray y los resultados demostraron que la dosis más alta no tuvo efecto sobre la aflatoxina B1. Sin embargo, en las toxinas de tipo tricotecenos, tales como T-2, la zearalenona y deoxinivalenol (DOM), producido por especies de Fusarium de moldes, se redujeron significativamente a 7,5 kGray. Sin embargo no se ha reportado otro tipo de tratamientos de irradiación aplicados en semillas para el control de micotoxinas directamente, en 2013 se realizó la determinación de la micobiota en muestras de maíz palomero a granel, envasado e industrializado, de diferentes marcas comercializadas en México, encontrándose 25 especies de hongos pertenecientes a los géneros Fusarium, Cladosporium, Alternaria, Helminthosporium, Paecilomyces, Aspergillus, Eurotium, Penicillium, Chaetomium, Rhizopus y Mucor, siendo los hongos de almacén y de deterioro avanzado los encontrados con mayor porcentaje de incidencia. En este estudio también se probó la eficacia de la UV-C ( 254nm/ 65.2 µw/cm2) encontrándose que con 20 minutos de irradiación se alcanzó un porcentaje de reducción de 67.5% para la micobiota total. También se reporto que el 73% de las muestras tuvo presencia de aflatoxinas totales en un intervalo de 2-38 µg/Kg, mientras que el 100% de las muestras presentaron fumonisinas en un intervalo entre 380-2600 µg/Kg. Además de que el 60 % de la micobiota encontradas son especies potencialmente productoras de micotoxinas como fumonisinas, zearalenona, deoxinivalenol, nivalenol, citrinina, ácido tenuazónico, alternarioles, patulina, ocratoxinas y aflatoxinas, entre otras reportadas. FUNDAMENTOS Y CONTEXTO DE LA INVESTIGACIÓN Contexto físico Focalización Sistema Solar – Paneta Tierra – Continente Americano – México – Ciudad de México y Estado de México – SEPI ESIME Zacatenco Este estudio se pretende realizar en colaboración con el Laboratorio de Sistémica Transdisciplinaria de la ESIME-Zacatenco, el Laboratorio de Resonancia Electromagnética Nuclear del Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologías del IPN, el Laboratorio de la UNIGRAS del Centro de Administración Tecnológica de la FES-Cuautitlán UNAM. Figura 1. Visión Rica del contexto físico, ubicación de la investigación (Elaboración propia, 2015) Contexto económico Política (nacional-internacional) Actualmente México es considerado un caso paradigmático en los estudios de desarrollo por que ha aplicado radicalmente la política de apertura y liberalización económica, además de firmar el mayor número de tratados comerciales en el mundo. La nueva ideología del desarrollo a partir de la cual se diseñó, justificó y evaluó la política agropecuaria concedió un peso fundamental a la productividad agrícola y pecuaria y a la competitividad en el mercado internacional.Con base en estos criterios se recurrió a la desregulación económica y la apertura comercial como principal estrategia de “desarrollo”. Las desigualdades económicas, sociales y territoriales, la concentración del poder y de los beneficios en manos de las empresas transnacionales, la degradación ambiental que acompaña a la intensificación agrícola y a los monocultivos de exportación, etcétera, fueron minimizados o se consideraron “externalidades”y efectos transitorios de un“nuevo”orden económico mundial. Dos hechos fundamentales marcan la nueva orientación económica y comercial del país. El primero ocurrió en1986,cuando México pasó a formar parte del Acuerdo General de Aranceles y Comercio (GATT), lo que implicó la reducción abrupta de las restricciones y barreras arancelarias sin una política de apoyo a los sectores imposibilitados para enfrentar la competencia internacional. El segundo fue la firma del Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN) en1994, cuyas negociaciones se realizaron sin la participación efectiva de los sectores productivos agrícola y pecuario. A diferencia de los países desarrollados del norte y con la premisa de que el desarrollo agrícola más eficiente se alcanza cuando hay un mercado libre de intervensionismos, el gobierno mexicano ha venido reduciendo en números reales el presupuesto de los sectores agropecuario y pesquero desde 1982 hasta el presente. En1981 el gasto programable del gobierno federal en agricultura, ganadería y pesca representó 1.37% del producto interno bruto (PIB), cifra de por sí demasiado baja si se considera que en aquel año este sector aportaba alrededor de 6.5% del PIB y daba ocupación a una cuarta parte de la población. Sin embargo, conjuntamente con la crisis económica de la década de 1980, el presupuesto destinado a la agricultura decreció ostensiblemente hasta representar sólo 0.44% del PIB en 1999, para recuperarse ligeramente durante el gobierno del presidente Vicente Fox y terminar en 0.53% en 2006. Otra estrategia del gobierno federal para que la agricultura se orientara de acuerdo con las “fuerzas del mercado” fue el cierre y la privatización de prácticamente todas las empresas paraestatales y los organismos que daban apoyo al sector agropecuario, ya fuera en la parte deproducción (como Fertilizantes de México y el Banco Nacional de Crédito Rural) o en la de comercialización (como fue el caso de la Compañía Nacional de Subsistencias Populares). De igual manera, el crédito agrícola otorgado por la banca de desarrollo inició desde 1983 un franco retroceso. Aun así, el crecimiento del crédito por parte de la banca comercial hasta 1994 permitió que el crédito total siguiera aumentando.Sin embargo, la crisis financiera y bancaria que inició en el campo en 1992 y se recrudeció en 1995 tuvo como consecuencia la drástica y constante disminución del crédito comercial, que cayó a una tasa anual promedio de 18.69% entre 1994 y 2000, y 12.12% entre 2000 y 2007. Si a ello agregamos el drástico descenso del crédito que ofrece la banca de desarrollo, entonces en general el crédito al sector agropecuario ha caído a una tasa promedio anual de 16.64% entre 1994 y 2007. Las consecuencias negativas que tiene el retraimiento del crédito al campo se intensifican por el hecho de que en los últimos veinte años el apoyo gubernamental a los productores agropecuarios ha tenido marcadas fluctuaciones de unos años a otros, lo que ha creado desequilibrios e incertidumbre en el sector. Además, en promedio este apoyo está por debajo del que otorgan a sus productores la Unión Europea, Canadá y Estados Unidos, e incluso, en este último país, sus subsidios fueron superiores durante la década de 1980 y la segunda mitad de la de 1990, cuando en México se dispararon las tasas de interés y la gran inestabilidad financiera afectó a la economía en su conjunto. Comercio Ante los pronósticos de que México tendría superávit en su balanza comercial agroalimentaria,comprobamos lo contrario. Mientras que en 1991 el déficit del comercio exterior agroalimentario fue de 972millones de dólares, en 1993 la cifra se había incrementado a más de 1600 millones. El deterioro más pronunciado se presentó a partir de la entrada en vigor del TLCAN en 1994, pues para el año 2004 el déficit fue de casi 3 mil millones dedólares, es decir, 81% más que en 1993. El problema del deterioro en la balanza comercial alimentaria se debe a que, aun cuando las exportaciones (principalmente de hortalizas y frutas frescas, pero también de productos industriales como la cerveza o el tequila) han crecido de manera importante, este aumento no ha sido suficiente para compensar el incremento de las importaciones, principalmente de granos, oleaginosas y algunos productos agroindustriales y la tendencia es que ellose intensifique. En el periodo de vigencia del TLCAN, el déficit promedio en el comercio exterior del sector agroalimentario ha representado casi 28% del total nacional (en 2003 fue de 47%), cuando en 1991 era de sólo 13.4%. Ello contrasta significativamente con la importancia de este sector en la economía, a la que sólo contribuyó con menos de 10% del PIB en 2006. El problema más grave se presenta en la balanza comercial agropecuaria, es decir, la que se encuentra directamente relacionada con el campo. En ella todavía en 1991 el país exportaba más de lo que importaba, pero desde 1993 el deterioro de la balanza ha ido en aumento, de manera que en 2006, su déficit es 261% superior al existente en 1993. De hecho, México se ha visto obligado a erogar por concepto de compra de alimentos, durante el periodo del TLCAN, casi 20000 millones de dólares por encima del valor de sus exportaciones. Según la FAO, cuando el valor de las importaciones de un país supera en 25% el valor de sus exportaciones totales existe una situación de riesgo de que éste no cuente con suficientes divisas para comprar alimentos. Aunque México se mantiene lejos de este límite, ya que entre 1991 y 2006 el valor de este indicador fuede 5.3%, entre 1992 y 1994 sí se superó, lo que nos habla de que en cualquier momento se puede caer en ese estado de vulnerabilidad económica y alimentaria. Además, en varios de los principales cultivos básicos es importante el porcentaje de importaciones respecto al consumo nacional aparente, respecto a lo cual resaltan en 2005 los casos del arroz (72%) y el trigo (59%), aunque también el maíz tiene un valor de 23% y el frijol de 9%. El hecho de que el país esté cada vez más lejos de conseguir una balanza comercial superavitaria en el sector alimenticio provoca que en la actualidad los demás sectores de la economía tengan que financiarlo.La fuga de divisas, por otra parte, ha resultado perjudicial para los productores nacionales y los trabajadores del campo, quienes ven limitadas sus oportunidades de vida. El descenso del empleo en la agricultura supera con mucho al que presenta el resto de la economía. Un grave problema del comercio exterior mexicano en la actualidad es su creciente concentración tanto en términos geográficos, como de productos y empresas exportadoras. Respecto de lo primero,como señalan Torres y Aguilar (2003:99-122), resulta preocupante la creciente concentración de las importaciones mexicanas de alimentos básicos como maíz, frijol, sorgo, trigo, carne de res y de puerco, y de las exportaciones de hortalizas y frutas frescas y secas a un solo país, Estados Unidos, no obstante que en el caso de la leche, la mantequilla, las grasas butílicas y los preparados alimenticios el país ha diversificado sus fuentes de abasto desde 1970 a la actualidad. Esta concentración y dependencia en el abasto alimentario implica vulnerabilidad para México. Históricamente el gobierno estadounidense ha establecido lineamientos y sanciones en la venta de sus productos alimenticios en razón de sus intereses estratégicos y de su predominio económico y militar en el mundo. El caso más cercano lo tenemos con el embargo económico que este gobierno ha impuesto a Cuba desde la década de 1960, el cual viola las leyes internacionales de comercio y ha implicado un encarecimiento de las medicinas y de los alimentos que ha vulnerado severamente la salud y la nutrición de la población de la isla (Barry, 2000). La Comisión de Derechos Humanos y la Organización de Estados Americanos (OEA) han informado al gobierno de Estados Unidos sobre un incremento de las epidemias y de las enfermedades neurológicas en la isla por causa de esta política, sin que haya habido ningún cambio. La concentración en el comercio exterior agroalimentario que México tiene con Estados Unidos se agrava puesto que su déficit es creciente, debido a una tasa de incremento media anual de17.3% entre1989 y 2006; destacan,en particular,los rubros de productos básicos para la alimentación como granos, oleaginosas y productos pecuarios como se aprecia en la Figura 2. *Tasa media anual de crecimiento Figura 2. Comercio exterior agroalimentario de Mexico con EUA, 1989 y 2006. Fuente: Departament of Commerce, U.S. Census Bureau, Foreign Trade Statics. En el comercio de frutas y hortalizas frescas, México es competitivo y tiene un saldo superavitario con Estados Unidos; sin embargo, este crecimiento de 8.6% entre 1989 y 2006, que es considerado un “logro” de la política gubernamental, se realiza en condiciones de alto riesgo para la agricultura y para los sectores económicos relacionados con ella. En primer lugar, porque se trata de exportaciones agrícolas que están sujetas a constantes vaivenes en los precios y en la demanda del mercado internacional y a regulaciones sanitarias cada vez más estrictas por parte de los países importadores. Los productos hortofrutícolas, por su sofisticación, implican costos crecientes para los productores, que llevan a disminuir su margen de utilidad, lo que se agrava por las barreras proteccionistas no arancelarias que aplican los países consumidores, como sucede con la ley contra el “bioterrorismo” de Estados Unidos. En segundo lugar, porque las exportaciones hortofrutícolas han cobrado una importancia creciente en el valor total exportado (entre 1994 y 2006 las frutas y hortalizas representaron 60% del total de exportaciones agropecuarias) y cualquier variación tiene repercusiones sensibles en la balanza comercial agrícola y en el empleo directo—se trata de cultivos intensivos en mano de obra— e indirecto. En tercer lugar, porque a diferencia de países como Chile e Israel, que han tratado de diversificar sus exportaciones de frutas y hortalizas en varios mercados y productos para disminuir los riesgos y ampliar oportunidades, México mantiene una creciente concentración de sus exportaciones a Estados Unidos, país al que dirigió 84% de éstas durante el periodo del TLCAN, con un máximo de 89.6% en 2005. Además, México mantiene una marcada concentración en unos cuantos productos, pues durante el periodo de vigencia del TLCAN hasta 2006, cinco de ellos (jitomate, pimiento, pepino, cebolla y aguacate) representaron casi la mitad de las exportaciones hortofrutícolas (en 2006 estos productos significaron 53% del total), destacando el jitomate (21.4%) y el pimiento (11.9%). Por lo que toca al sector agroindustrial, las exportaciones también se concentran fuertemente en unos pocos productos. En el periodo de 1994 a 2006 la cerveza, el tequila y otras bebidas alcohólicas representaron 58% del total sectorial, desplazando a los productos alimenticios. Así, la cerveza,que en el periodo de 1991 a 1993 representó 12.7% de las exportaciones agroindustriales, aumentó su participación a 31% en el periodo de 1994 a 2006, mientras que el tequila pasó de 8.2 a 12.2% entre ambos periodos y las bebidas alcohólicas seubicaron en 14.4% entre 1994 y 2006. Finalmente, una característica que conlleva la concentración de las exportaciones alimenticias mexicanas en un número limitado de productos es que también son realizadas por pocas empresas.En el caso de la producción primaria, a pesar de que existen siete millones de unidades de producción, las que exportan constituyen una parte casi insignificante de ellas si se considera que en el grupo más dinámico, los hortofruticultores, sólo lo hacen alrededor de 20 mil productores. Otros exportadores son los cafetaleros, pero muchos de ellos tienden a desaparecer toda vez que este producto enfrenta una grave crisis ocasionada por las fluctuaciones a la baja de los precios mundiales del café. En cuanto a las empresas exportadoras en la industria de alimentos, bebidas y tabaco, éstas son sólo 1692 de las más de 32 mil que existen, además de que 80% de las exportaciones son llevadasa cabo únicamente por 300 empresas, la mayoría de ellas de capital principalmente extranjero. El caso del maíz La producción competitiva de alimentos ha sido uno bjetivo central de la política agrícola de los últimos años que vale la pena evaluar respecto al principal cultivo de México, que es el maíz. Éste tuvo su origen en el territorio que hoy ocupa México y posibilitó el desarrollo de la agricultura en la región de Mesoamérica. Desde entonces ha sido la base de la alimentación de la población y tiene gran importancia social y cultural, particularmente en las áreas de producción campesina e indígena. En 2006 se sembraron 7.86 millones de hectáreas de maíz, que representaron 77% de la superficie agrícola sembrada con granos básicos,y se empleó alrededor de 2.88 millones de productores 11,85% de los cuales lleva su producción en parcelas menores a cinco hectáreas). Del total de la población empleada en el campo, que hasta el primer semestre de 2006 era de 6.16 millones de personas, aproximadamente 47% produjo maíz (independientemente de que también hayan cultivado otros productos). En general, estos agricultores producen en tierras de temporal de baja calidad (85.5% de la superficie sembrada con maíz entre 1996 y 2006 es de temporal), con poco acceso a los avances tecnológicos,el crédito y los canales de mercado en que pudieran vender su producto con buen margen de utilidad. Además, la mayoría no cuenta con bodegas para almacenar su producto, por lo que tienen que venderlo inmediatamente después de la cosecha, cuando los precios del mercado local suelen encontrarse en su nivel más bajo. Finalmente, dependen cada vez más de los recursos que obtienen en actividades distintas de la agricultura, a través de la migración (sobre todo internacional) y el cultivo de drogas. Entre 1994 y 2006, mientras la superficie sembrada con maíz disminuyó 14.26%, la producción creció en 20.44%. En el periodo de vigencia del TLCAN (de 1994 a 2006) la producción nacional ha abastecido 80.1% del consumo del país, cuando en el promedio de 1990 a 1993 el porcentaje de abastecimiento nacional era de 90.3%. Por lo tanto, aunque se ha incrementado la producción, ha sido en niveles muy por debajo de los que se requieren para cubrirlas necesidades de consumo interno. Por ello, las importaciones aumentaron al pasar de 1.74millonesde toneladas anuales en promedio para el periodo 1980 a 1988, a 5.04 millones de toneladas en el promedio del periodo 1994 a 2006. Según el último informe de 2013 generado por el Sistema Nacional de Información para el Desarrollo Rural Sustentable en cuanto a temáticas agrícolas se están trabajando 5 líneas de atención al campo mexicano: 1) Mecanización 2) Fertilización 3) Uso de semilla 4) Servicio de Sanidad 5) Asistencia técnica El Sistema Nacional de Información para el Desarrollo Rural Sustentable (SNIDRUS) establece las siguientes variables del uso de tecnología y servicios para la recaudación de datos respecto a la producción agrícola en nuestro país: Según los datos obtenidos por los Centro de Apoyo al Desarrollo Rural Sustentable (CADER) en 2013 la superficie total dedicada a la agricultura fue de 22,113,663 hectáreas, de las cuales el 73.32% son tierras de cultivo mecanizado mientras que el 26.67% son tierras de cultivo no mecanizado. Los estados con mayor superficie sembrada en orden decreciente Jalisco, Veracruz, Chiapas y Oaxaca en un orden de 1,619,324 a 1430,366 ha. Teniendo que para Jalisco el 84% de su superficie de siembra es de agricultura mecanizada y para Veracruz el 62%, mientras que para Oaxaca el 55% y Chiapas el 88% de su superficie sembrada es de agricultura no mecanizada. A continuación las cifras de producción de 2013 de los cultivos pertenecientes a la dieta principal de los mexicanos según los informes del Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) de la SAGARPA. Cuadro 1. Producción de los cultivos pertenecientes a la dieta principal de los mexicanos en 2013. Cultivo Sup. Sembrada (Ha) Sup. Cosechada (Ha) Producción (Ton) Rendimiento (Ton/Ha) PMR ($/Ton) Valor Producción (Miles de Pesos) 77 Chile verde 136,053.46 132,909.79 2,294,399.97 17.26 6,372.23 14,620,448.58 127 Frijol 1,831,309.49 1,754,842.59 1,294,633.90 0.74 9,911.84 12,832,201.93 128 Frijol x pelón 539.14 537.14 1,428.40 2.66 5,934.78 8,477.24 194 Maíz forrajero 566,304.53 561,455.23 12,614,755.87 22.47 560.20 7,066,795.25 195 Maíz grano 7,487,399.02 7,095,629.69 22,663,953.35 3.19 3,365.77 76,281,605.08 196 Maíz grano semilla 6,509.99 6,484.99 44,332.94 6.84 6,485.22 287,508.97 197 *Maíz palomero 576.00 576.00 2,230.59 3.87 7,060.66 15,749.45 *Se incluye el caso del maíz palomero por ser el grano de interés en esta investigación. Siendo el maíz y el frijol la base de la alimentación mexicana encontramos que según las cifras de 2013 estos cultivos no son los principales en México y su producción está muy por debajo de la demanda de consumo de la población dando paso a la necesidad de importar estos productos aumentando así la incertidumbre respecto de la disponibilidad de estos alimentos para la población, lo cual se ve relejado en el aumento de precios a estos granos y a productos a base de estos granos como es el caso de la tortilla. Aunque es considerado un cultivo menor comparado con el maíz tradicional, en México el consumo anual de maíz palomero fluctúa de 30 a 40 mil toneladas, siendo nuestro país productor de apenas el 3% del consumo nacional (3,272.88 toneladas en 2012). La mayor parte de la superficie sembrada en México de maíz palomero (596 ha) se encuentran en el estado de Tamaulipas y pertenecen a la empresa Veloz Ramos S.A. de C.V. En los últimos años la producción ha ido disminuyendo de forma considerable, en la actualidad aproximadamente el 97% se importa de E.U.A principalmente (entre 27-37 mil toneladas por año). Contexto cultural El maíz raza palomero toluqueño pertenece al grupo de razas de maíces cónicos, que son endémicas de México. Producen mazorcas de forma cónica, con gran cantidad de hileras de granos de textura variable, que van desde harinosos hasta palomeros. El Palomero Toluqueño es un maíz ancestral perteneciente al grupo del Altiplano Norte-Centro capaz de crecer en regiones ubicadas a una altura superior a 2,000 metros sobre el nivel del mar. Este grupo constituye la base de la producción en zonas agrícolas del centro del país, y las distintas razas que son aprovechadas para la preparación de tortillas, tamales, antojitos, pozoles y palomitas, entre muchos otros. Además son utilizadas otras partes de la planta como la hoja para envoltura de tamales, y alimento de animales. Calidad sanitaria La sanidad es uno de los principales factores responsables de la expresión de la calidad. Es así entonces que debe determinarse la calidad fitosanitaria de los granos y semillas, la cual se mide en términos de la presencia o ausencia de organismos patógenos. Tradicionalmente los hongos presentes en los granos y semillas se han dividido en dos grupos, “hongos de campo” como algunas especies de los géneros Fusarium, Alternaria, Cladosporium, entre otros, y “hongos de almacén” siendo Aspergillus y Penicillium los géneros más comunes. Los hongos de campo requieren humedades relativas de 90 a 100% mientras que los de almacén pueden crecer a humedades relativas de 65 a 90%. Por otra parte existe otro grupo de hongos denominados “hongos de deterioro avanzado” los cuales colonizan granos y otros productos alimenticios que han sufrido un deterioro biológico previo y las humedades relativas son superiores al 90%, invadiendo los granos durante pésimas condiciones de almacenamiento o en condiciones que se ocasionan desde el campo (Moreno, 1988). Figura3. Visión rica de la perspectiva transdisciplinaria para abordar la investigación (Elaboración propia, 2015). Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos por hongos microscópicos filamentosos que son entidades importantes en las enfermedades de los animales y los seres humanos. Ellos son una parte relativamente grande y diverso grupo de los compuestos de origen natural, y muchos han sido implicados como agentes químicos de síndromes tóxicos, incluyendo hígado tumores y tumores de riñón en los seres humanos. El conocimiento de la existencia y la distribución de las micotoxinas en los alimentos es importante para determinar el nivel de exposición de las personas a agentes bioactivos y pueden ayudar a explicar la etiología de algunas enfermedades crónicas. La ruta habitual de la exposición humana a las micotoxinas es la ingesta de alimentos contaminados. Las micotoxinas, ingeridas en grandes cantidades, pueden causar graves problemas de salud que pueden en última instancia conducir a la muerte. Considerando que la exposición prolongada a pequeñas cantidades de micotoxinas pueden causar síntomas de enfermedades crónicas. Las principales micotoxinas producidas por estas especies de hongos que presentan el riesgo toxicológico más grave para los animales y los seres humanos son las aflatoxinas, ocratoxinas, patulina, tricotecenos y fumonisinas. Las Fumonisinas B1, B2 y B3 son producidas por Fusarium verticillioides y Fusarium proliferatum. Enfermedades de los animales asociados con el consumo de granos que contienen fumonisinas son la leucoencefalomalacia equina (HIGH), el edema pulmonar porcino (PPE) y cáncer de hígado en ratas. En humanos las enfermedades asociadas a el consumo de alimentos a base de maíz que contienen fumonisinas son el cáncer de esófago encontrado en el norte de China, noreste de Italia, y en zonas de África del Sur. La principal micotoxina producida por Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus en granos son las aflatoxinas (B1, B2, G1, G2). Micotoxicosis animales causadas por las aflatoxinas incluyen enfermedades del hígado, deficiencias del sistema inmunológico, la disminución de la eficiencia reproductiva, y hypoprotenemia. En cuanto a los humanos se ha reportado son causantes de cáncer hepatocelular (HCC). La determinación de los niveles aproximados y las identidades de estas micotoxinas en los productos investigados requiere equipo analítico y preciso, la fiable extracción y el uso del disolvente apropiado. Los métodos actuales utilizados para la determinación de las aflatoxinas y fumonisinas en alimentos y piensos son la cromatografía de capa fina (TLC), columna de inmunoafinidad (IAC), inmunoensayo ligado a enzimas (ELISA), y la cromatografía de fase líquida de alto rendimiento (CAFR), que proporcionan herramientas colectivamente para la detección y la cuantificación precisa de estas micotoxinas. Generalidades de la luz ultravioleta La luz Ultravioleta C (UV-C) ocupa una banda de longitud de onda de 200-280 nm en la región no ionizante del espectro electromagnético su uso es relativamente barato y fácil; aunque su empleo está sujeto a ciertas precauciones de seguridad, la radiación con este tipo de luz resulta letal para la mayoría de los tipos de microorganismos (Bintsis et al., 2000). Se sabe que dosis de luz UV-C de los 0.5 20 kJ/m2 inhiben el crecimiento microbiano mediante la inducción de la formación de dímeros de pirimida que distorsionan la hélice de ADN bloqueando la replicación celular microbiana. Así las células se vuelven incapaces de reparar su ADN dañado por la radiación y mueren. La eficacia de la UV-C parece ser independiente de la temperatura en el intervalo de 5-37 °C, pero sí parece depender de la incidencia de la irradiación determinada por la estructura y la topografía de la superficie del producto tratado (Gardner y Shama, 2000), la fluencia (J/m2) y la posición entre la fuente y la muestra. Además la radiación con luz UV-C actúa indirectamente contra los microorganismos mediante la estimulación de mecanismos de defensa en los productos tratados, lo que retrasa la descomposición y la senescencia. Existe evidencia que indica la posibilidad de utilidad de otras fuentes de irradiación para la desinfección de los organismos patógenos en una cierta gama de frecuencias que pertenecen al espectro electromagnético (Lagunas et al. 2006) como la Radiofrecuencia (RF) que funciona entre 10 y 100 MHz, la cual se ha utilizado con éxito en la elaboración de alimentos así como para el control de insectos en las nueces con cáscara (Mitcham et al. 2004). La IAEA (1991) informó de que las dosis de irradiación gamma en el rango de 0,2-1,0 kGy son eficaces en el control de la infestación de insectos en los cereales. Aunque también se ha reportado que el tratamiento de radiación gamma a dosis de 3,0 kGy inhibe completamente el hongo en las semillas de maíz inoculadas con Aspergillus flavus, los Irradiadores gamma de alimentos son costosos y existe preocupación por la aceptación pública de los alimentos irradiados (Nagy y Souzan, 2004). Otros métodos sostenibles que se aplican en la actualidad para reducir la carga microbiana en frutas y verduras son los tratamientos con luz ultravioleta (Yaun et al,. 2004, Allende et al., 2003, Tran y Farid 2004, Guerrero y Barbosa 2004, Allende et al., 2006). El empleo de la radiación no ionizante ha sido reportado en el mejoramiento de productos postcosecha tanto en granos, frutos y cereales (Andrade-Cuvi et.al., 2010) en donde se ha observado que ésta técnica prolonga la vida útil de algunos frutos retrasando la aparición de síntomas de daño, así como también una disminución en la presencia de hongos. La tecnología de la radiación UV-C es ampliamente utilizado en la industria alimentaria para la desinfección del aire, el control de la contaminación de las superficies de las plantas y los materiales de embalaje, el almacenamiento postcosecha de frutas y verduras (Rivera et al. 2007, Begum et al. 2009). Gritz et al. (1990) informaron de que la radiación UV-C a 250 mW/cm ² durante 20 minutos es un tratamiento germicida efectivo en el control de Pseudomonas, Streptococcus, Acanthamoeba, Candida y Aspergiullus niger. Marquenie et al. (2002) demostraron la inactivación de Botrytis cinerea y Monilinia fructigena en fresas y cerezas con tratamiento UV -C en 0.50 y 0.10 J cm- ², respectivamente. Figura 4. Historia delos usos de la uv-C (Elaboración propia, 2014). La Técnica de Espectroscopía Fotoacústica (EFA) representa uno de los medios más efectivos para realizar estudios no destructivos en la materia. Supera muchos de los obstáculos que se presentan cuando se utilizan las espectroscopías ópticas convencionales. En esta técnica, el calor generado por los decaimientos no radiativos inducidos por la absorción de la luz monocromática modulada incidente sobre la muestra se convierte en sonido, el cual es posteriormente detectado por un micrófono sensible. De esta forma, por ejemplo, al estudiar polvos, el problema de la luz dispersada, la cual afecta la proporción de luz transmitida o reflejada, no ofrece problemas en EFA debido a que solo la luz absorbida se convierte en sonido. Esto permite el estudio en sustancias, que mediante la aplicación de las técnicas convencionales de espectroscopía óptica sería en extremo difícil, por ejemplo, en la diversidad de materiales orgánicos e inorgánicos, como polvos, compuestos amorfos, aceites, etc. Además, con la EFA se tiene la posibilidad de analizar el espectro de absorción en la superficie y a profundidad en una muestra dada. Entre sus aplicaciones en el campo agrícola esta la EFA para el estudio del coeficiente de absorción óptico del pericarpio de maíz y espectros de absorción ópticos para la caracterización ópticade semillas de trigo así como para determinar niveles de clorofila a y b de plántulas de maíz (Zea mays L.), también se ha utilizado en el diagnóstico de enfermedades de semillas, Dominguez et al, (2010) demostraron que esta técnica es sensible para obtener imágenes térmicas con diferentes contenidos de humedad de semillas de Rábano( Raphamussativus) y tomate (Lycopersicon esculentum) La espectrometría de resonancia magnética nuclear analiza las propiedades magnéticas de ciertos núcleos atómicos para determinar diferentes ambientes locales electrónicos del hidrógeno, carbono, u otros átomos en un compuesto orgánico u otro compuesto. Se usa para determinar la estructura del compuesto. Marco Legal Nacional DIAGNÓSTICO (FODA) Análisis interno Fortalezas Debilidades Basto germoplasma vegetal y animal. Introducción de variedades geneticamente modificadas. Territorio con muchos ecotonos que permiten el desarrollo de varios cultivos. Tendencia al monocultivo. Amplia gama de productos usados como materia prima de muchos productos de alto valor economico y demanda. Explotación inmoderada de los recursos, naturales, culturales y humanos del país. Riqueza de productos artesanales Comercialización de productos artesanales por empresas extranjeras, bajos pagos a los productores. Amplio conocimiento de técnicas de cultivo tradicionales que tienen altos rendimientos y son amigables con el ambiente. Importación de tecnicas y tecnologías que no benefician al entorno y son de altos costos. Institutos de investigación en mejoramiento y calidad de semillas. Consolidación y acaparamiento del mercado de empresas comercializadoras extranjeras de semillas. Los usos y costumbres de la alimentación de la poblacion es un mercado amplio y fuerte para el consumo regional. Pérdida de la cultura de consumo regional, ideologías de que lo extranjero y lo caro demuestra mayor calidad, falta de confianza en el producto nacional. Actitud proactiva frente a desafíos. los productores mexicanos en frentan una competencia desigual tanto en el mercado interno como en el de exportación (TLCAN), lo que socava su capacidad productiva y crea una situación de vulnerabilidad en el contexto global. Proyectos de vinculación entre la sociedad y el sector de investigación, gestión de proyectos que buscan la La sociedad nacional presenta una mayor vulnerabilidad agroeconómica, ambiental y social, en el marco de la revalorización de la cultura indígena, el cuidado y preservación de los recursos naturales. intensa apertura comercial y desregulación económica. La persistencia de un sector agroindustrial rural y urbano ante la Industria alimentaria transnacional. La Industria alimentaria es manejada por grupos trasnacionales. Programas de apoyo y organizaciones alternativas de la sociedad como comedores infantiles en regiones alejadas y altamente pobres (comunidades indígenas). Desnutrición, pobreza, hambre. La población mexicana tiene una actitud muy solidaridaria ante situaciones extremas y de desastre. Desigualdad social, narcotrafico, inseguridad. Injusticia y desconfianza en las instituciones Análisis externo Amenazas Oportunidades Política de apertura y liberalización económica Cambio de gobierno Política alimentaria asociada a un cambio en la ideología del desarrollo, guiada por el Fondo Monetario Internacional (FMI). Polidica de desarrollo y consumo nacional. Desastres naturales Cultura de prevención, programas de instrucción y manejo de eventualidades. Cambio climático Cambio de paradigma, moda por la sustentabilidad y lo sostenible. Ajuste global y muchas organizaciones trabajando en los efectos del cambio climatico. Contaminación de alimentos y falta de calidad. Desarrollo tecnológico La globalización no se lleva a acabo cuando se habla de información, Nuevos campos y temas de investigación científico, tecnológicos y regulaciones , legislaciones derechos y oportunidades sociales, mayor interes en la visión sistémica. Definición de Estrategias Problemas Soluciones potenciales del problema Vulnerabilidad agrialimentaria Replanteamiendo en la política económca en México que atienda los siguientes ejes: -Condiciones agropecuarias y economicas de producción que garanticen un abasto suficente y oportuno en los alimentos para la población. -Condiciones ambientales que permitan el uso sustentable de los recursos naturales para asegurar la alimentación de la población presente y futura. -Condiciones sociales que permitan precisar los sectores de la población que padece y esta en riesgo de sufrir desnutriciuón y hambre. Conceptualización del sector deficiente: a lo largo de la historia se le concede un papel secundario a la interdependencia entre sociedad y medio ambiente dentro de la agricultura, perdiendo de vista la especificidad de esta actividad humana frente a las demás actividades económicas. Racionalidad de costo- beneficio, adopción de un orden institucional externo sin considerar los diferentes contextos sociales y culturales en los que se desenvuelven, los cuales definen el rango de posibilidad sobre los que ellos actúan. Construcción de una nueva percepción sobre el desarrollo adoptada por los gobiernos Mexicanos en los últimos años. Revalorización de la producción agroalimentaria como sector de aporte no solo a la economía nacional si no tambien como una herramienta de aprovechamiento sostenible y sustentable de los recursos naturales, socuales y culturales. Deficiencia en la Calidad Análizar el sistema legislativo que refiere a la calidad sanitaria de los alimentos (NOM) y plantear propuestas de actualizaciones de la actual normatividad para ajustarla a las necesidades nacionales y a los requerimientos internacionales. Creación de un sistema de consulta (Bases de datos) sobre la calidad de los alimentos que se importan y exportan. Impulso y financiamiento a proyectos que busquen e implementen el uso de tecnologías alternativas para el mejoramiento de la calidad sanitaria, las cualidades nutricionales y organolépticas de los productos agrícolas, que permitan extender su vida en anaquel para poder reflejar un incremento en los precios del mercado de exportación y que sean amigables con el ambiente. Dependencia del mercado con EUA Localización de cultivos potenciales por Estado, y ampliar mercados de exportación. Ineficacia en los programas de apoyo al campo. Reorganización de las Instituciones Estatales que atienden a este sector. JUSTIFICACIÓN La estabilidad de la aflatoxina también ha sido investigada en el maíz y los productos de maíz, se ha encontrado que el tratamiento convencional, tal como cocinar, asar, freír, y hornear no son capaces de eliminar por completo las aflatoxinas, ya que son relativamente estables al calor. La prevalencia generalizada de aflatoxinas en los granos combinados con la gama de efectos tóxicos que producen hacen necesaria la investigación sobre estas micotoxinas en los alimentos, los piensos y los suplementos más recientemente botánicos, así como de procesos amigables con el ambiente, relativamente económicos y fáciles de aplicar para reducir el contenido de estos compuestos en el maíz palomero. OBJETIVO GENERAL Determinar los efectos de distintos tratamientos con radiación UV-C (no ionizante) y campos electromagnéticos en el contenido de aflatoxinas totales en semillas de maíz palomero. OBJETIVOS PARTICULARES 1) Determinar la calidadsanitaria de rosetas o palomitas de maíz palomero ofertadas en diferentes complejos de cines dentro del Distrito federal y Área Metropolitana. 2) Determinar de la calidad sanitaria y contenido de humedad de maíz palomero comercial de procedencia empacado cosecha 2015. 3) Cuantificar la producción de aflatoxinas totales de dos cepas del género Aspergillus asiladas en 2012 de maíz palomero utilizando el maíz palomero comercial de procedencia empacado cosecha 2015 como sustrato en dos tiempos de incubación (15 y 30 días). 4) Determinar el contenido de humedad de los tratamientos inoculados. CAPÍTULO 2 MARCO METODOLÓGICO Actividad 1: Evaluación de la calidad fitosanitaria de palomitas o rosetas de maíz ofertadas en los complejos de cine dentro del Distrito Federal y área metropolitana Introducción: Las palomitas se obtienen a partir de una variedad especial de maíz que explota el llamado maíz palomero perteneciente al grupo de los maíces cónicos (Zea mays everta) que se convierte en palomitas cuando se calienta a elevadas temperaturas. Como alimento, 100 gramos de palomitas aportan una cantidad modesta de calorías (370 Kcal/100 g), por lo que se considera como un aperitivo bueno pero energético y, por ende, de consumo moderado. En cuestión de nutrientes, y en esa cantidad, las palomitas contienen hidratos de carbono (60 gramos) y proteínas (10 gramos), minerales (fósforo, magnesio, potasio y más sodio cuanta más sal se les añada como condimento) y vitaminas (grupo B). Un aspecto que destacan las últimas investigaciones en torno a este aperitivo es su aporte de polifenoles que, junto con su contenido neto en carotenoides, lo convierten en un snack que proporciona una buena dosis de antioxidantes. La cantidad de grasa de las palomitas varía mucho, de apenas 4 g/100 g si se cocinan sin aceite (o con una pizca), hasta 8 veces más (30,2 g/100 g) si se añade mucha cantidad de grasa (aceite o mantequilla) en su elaboración o si se escogen las palomitas comerciales para cocinar al microondas. Las palomitas al natural no aportan nada de colesterol, salvo que se use mantequilla para cocinarlas. Dado que su valor energético no es despreciable, se deben consumir con moderación, en particular en caso de sobrepeso y obesidad. Una ventaja añadida de las palomitas frente a otros aperitivos y snacks es que no tienen gluten, por lo que su consumo es apto para quienes tienen celiaquía o intolerancia al gluten. Según los reportes (2014) de una de las marcas líderes en complejos de cines en México, en sus dulcerías se venden más de 28 millones de unidades al año entre las que se ofertan en varias presentaciones mantequilla, acarameladas, enchiladas, light y mix (mezcla especial de acarameladas y light), según este reporte también se menciona que el 55.81% de los usuarios de salas de cine en el Distrito Federal prefieren esta marca seguido por un 42.76% de preferencia de la segunda cadena más grande de salas de cine en México (Figura 1). Figura 1. Porcentaje de preferencias de los usuarios de las salas de cine en el Distrito Federal (extraído de: https://intranet.cinepolis.com/SitePages/Fact%20Sheet.aspx). Se realizó una investigación vía internet de todas las empresas que ofrecen los servicios de Salas de Cine en el Distrito Federal y área metropolitana donde se ofrecen servicios de venta de dulcería y/o snack que tienen a la venta el producto que deseamo0s evaluar (palomitas o rosetas de maíz). Dentro de la zona de estudio se encontraron 2 cadenas que rigen el mercado Cinépolis y Cinemex, ésta última es dueña también de Cinemark aunque los servicios y el concepto comercial es diferente por eso se considero como otra empresa. Así mismo Cinemex adquirió este año (5 de abril) los 14 complejos de salas de la empresa Cinemas Lumiere, por su reciente adquisición se considero también como otra empresa, y por último se considero la Cineteca Nacional ya que es un complejo muy visitado y de importancia en la industria del cine. Para la elección de los complejos a considerar para conseguir las muestras se dividió la zona de estudio en tres: 1) Centro, 2) Norte-Poniente y 3) Sur-Oriente y se eligieron 3 complejos por cada zona. En el caso de Cinemark y Cinemas Lumiere solo se escogió un complejo por cada zona ya que ambas empresas cuentan con pocos complejos dentro de la zona de estudio, y en el caso particular https://intranet.cinepolis.com/SitePages/Fact%20Sheet.aspx de la Cineteca, solo existe una sucursal donde se ofertan servicios de dulcería y/o snack. La tabla 1, muestra los datos completos de la selección de complejos donde se obtendrán las muestras. Tabla 1. Selección de complejos de los cines representativos en el D.F. y área metropolitana Muestra Empresa Zona Complejo Delegación/ Municipio 1 Cinépolis Centro Forum Buenavista Cuauhtémoc, D.F. 2 Cinépolis Diana Cuauhtémoc, D.F. 3 Cinépolis Bucareli Cuauhtémoc, D.F. 4 Cinemex San Antonio Álvaro Obregón, D.F 5 Cinemex WTC Benito Juárez, D.F. 6 Cinemex Palacio Chino Cuauhtémoc, D.F. 7 Cinemark Reforma 222 Cuauhtémoc, D.F. 8 Lumiere Cultural Telmex Cuauhtémoc, D.F. 9 Cinépolis Norte- Poniente Plaza Satélite Naucalpan, Edo. de México 10 Cinépolis Torres Lindavista Gustavo A. Madero, D.F. 11 Cinépolis Plaza Carso Miguel Hidalgo, D.F. 12 Cinemex Mundo E Tlalnepantla, Edo. de México 13 Cinemex Plaza Antara Miguel Hidalgo, D.F. 14 Cinemex Ticomán Gustavo A. Madero, D.F. 15 Cinemark Parque Lindavista Gustavo A. Madero, D.F. 16 Lumiere La Joya Cuautitlán, Edo. de México 17 Cinépolis Sur- Oriente Plaza Aeropuerto Venustiano Carranza México, D.F. 18 Cinépolis Paseo Acoxpa Tlalpan, D.F. 19 Cinépolis Perisur Coyoacán, D.F. 20 Cinemex La Viga Iztapalapa, D.F. 21 Cinemex Universidad Benito Juárez, D.F 22 Cinemex Loreto Álvaro Obregón, D.F 23 Cinemark CNA Coyoacán, D.F. 24 Lumiere Tlalpan Coyoacán, D.F. En la Figura 2 que se muestra a continuación se encuentra el mapa con la ubicación geográfica de los puntos de muestreo, las delegaciones a las que pertenecen así como de las 3 zonas en las que se dividieron los puntos de muestreo. Figura 2. Ubicación geográfica de los puntos de muestreo. Material y Método: Se requieren 2 muestras por cada complejo, una de palomitas de mantequilla y otra de palomitas acarameladas (éstas últimas en el caso de que se oferten). 400 (cámaras húmedas estériles) Pinzas estériles Campana de flujo laminar Incubadora a 25 ºC. 1) Se compraran las muestras por zonas para dividir la siembra en 3 lotes, cada muestra será colocada mediante el uso de guantes de látex dentro de una bolsa tipo Ziploc y después colocadas en una hielera de recolección donde se colocaran todas las muestras. 2) Una vez en el laboratorio se procederá al almacenaje de las muestras en el refrigerador. 3) Al siguiente día se procederá a la siembra dentro de la campana de flujo laminar, para la siembra se plantea realizar 4 repeticiones de 30 palomitas por repetición. 4) Una vez concluida la siembra se procederá a la incubación de las cámaras húmedas a 25ºC durante un periodo de 7 días. 5) Al término del periodo de incubación se procederá a la revisión de la micobiota mediante un microscopio estereoscópico. CAPÍTULO 3. RESULTADOS Evaluación de la calidad fitosanitaria de palomitas o rosetas de maíz ofertadas en los complejos de cine dentro del Distrito Federal y área metropolitana En el Cuadro 2 se muestra la caracterización de las muestras evaluadas, así como la caracterización del tamaño de roseta realizado previo a la determinación de la calidad sanitaria. Respecto del precio, para la zona Norte-Poniente (Zona 1) el promedió fue de $60.50 por paquete, para la Zona Centro (Zona 2) fue
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