INTRODUCCIÓN

Dentro del género Coffea compuesto por más de 124 especies (^{Davis et al., 2011}), solo Coffea arabica L. y C. canephora Pierre ex Froehner son relevantes para los países exportadores de café, con el 63 y 37% de la producción mundial, respectivamente (^{ICO, 2017}). El beneficio económico del café también depende de la calidad de la bebida, la cual está influenciada entre otros factores, por el estado de maduración del fruto al momento de la cosecha (^{Pereira et al., 2005}; ^{DaMatta et al., 2007}). La calidad de la bebida se afecta con sabores y aromas desperfectos (sucio, fermento, stinker, tierra y sabores desagradables), cuando un 2,5% o más de la masa total cosechada corresponde a frutos inmaduros (^{Puerta, 2000}; ^{Pezzopane et al., 2012}), mientras que los frutos secos producen una tasa "dura" o imbebible (^{Puerta, 2000}). ^{Marín et al. (2003)} encontraron que las tazas preparadas con café de los estados pintón, maduro y sobremaduro dieron buena calidad. En la zona cafetera de Colombia, la desigual maduración de los frutos es el resultado de la asincronía floral causada por la distribución de la precipitación a lo largo del año (^{Camayo et al., 2003}); este hecho propicia cosechas escalonadas con varias recolecciones selectivas del fruto maduro (^{Upegui y Valencia, 1972}).

En la maduración del fruto ocurren una serie de cambios bioquímicos, fisiológicos y estructurales, que hacen del fruto atractivo al consumidor (^{Lelièvre et al., 1997}). La escala fenológica BBCH para café indica que un fruto esta funcionalmente maduro (semilla) cuando alcanza el 90% de su tamaño final y presenta un color verde pálido (estado BBCH-79), aunque en términos organolépticos, la madurez de cosecha solo se alcanza cuando el exocarpo se torna de un color rojo o amarillo según la variedad (estado BBCH-88) (^{Arcila et al., 2002}). En términos fisiológicos los frutos se clasifican en dos grandes grupos, dependiendo de la presencia (climatéricos) o ausencia (no climatéricos) de un pico en la respiración asociado con un incremento en la síntesis del etileno al inicio de la maduración (^{Lelièvre et al., 1997}). Miembros de la misma especie o cercanamente relacionados pueden incluir variedades climatéricas y no climatéricas (^{Giovannoni, 2004}).

El proceso de maduración de los frutos de café, sugiere un comportamiento climatérico, dada la regulación de los genes de la biosíntesis del etileno en la maduración de los frutos (^{Pereira et al., 2005}), el incrementó en la respiración asociado a la elevada producción de etileno (^{Ságio et al., 2013}) y a la sincronización de la maduración en respuesta a aplicaciones exógenas de Ethrel (^{Winston et al., 1992}). El etileno es una poderosa hormona vegetal efectiva a concentraciones desde una parte por millón (ppm, μL L^-1) hasta una parte por billón (ppb, nL L^-1) (^{Saltveit, 1999}) que además de participar en la maduración y senescencia de los frutos, regula los procesos de germinación en semillas, desarrollo de pelos radicales, nodulación en raíces, iniciación floral, la senescencia foliar y floral (^{Abeles et al., 1992}; ^{Guo y Ecker, 2004}; ^{Kesari et al., 2007}).

La maduración de los frutos climatéricos puede regularse durante precosecha o poscosecha, interviniendo los mecanismos de acción del etileno con promotores o inhibidores químicos (^{Burns, 2008}; ^{Balaguera et al., 2014}). Promotores químicos como el "Ethephon" o "Ethrel" (ácido 2-cloroetilfosfónico), se usan para acelerar y uniformizar la maduración en muchos cultivos incluyendo algodón, café, caña de azúcar, manzanas y tomates (^{Winston et al., 1992}). En Colombia, la madurez organoléptica del fruto de café cereza se anticipó en cuatro semanas con el uso de "Ethrel", pero la acidez y el cuerpo de la bebida se afectó negativamente (^{Arcila, 1975}).

Los inhibidores químicos del etileno actúan retardando el avance natural de la maduración en frutos, hortalizas y flores (^{Arora et al., 2008}; ^{Balaguera et al., 2014}). Estos funcionan inhibiendo la biosíntesis del etileno [aminoetoxi-vinil-glicina (AVG), ácido aminooxiacético (AOA)], inhibiendo la señalización del etileno [1-metilciclopropeno (1-MCP), 2.5-norborna-dieno (NBD), tiosulfato de plata (STS)] (^{Serek et al., 2006}) y/o ambas formas, como es el caso del ácido salicílico (^{Srivastava y Dwivedi, 2000}). Otros funcionan oxidando el etileno (remoción química), siendo el permanganato de potasio (KMnO₄) el producto más importante (^{Wills y Warton, 2004}). El uso de la combinación entre ácido acético e hidróxido de potasio en su formulación comercial Mathury^® disminuyó la caída de frutos en la cosecha mecanizada de café variedad Catuaí Vermelho IAC 15 (^{Dias et al., 2014}). Por tanto, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de cuatro inhibidores de etileno en el desarrollo de frutos de café en precosecha.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en la Estación Experimental Paraguaicito de Cenicafé ubicada en Buena Vista, Quindío, Colombia (04°23' N y 75°44' W a 1.203 msnm), en plantas de café con 38 meses de edad de la variedad Castillo^® Paraguaicito (C. arabica L.) establecidas a una densidad de 7.143 plantas/ha (1,0 m entre plantas X 1,4 m entre surcos) en septiembre del 2014. Las pruebas en campo se realizaron en la cosecha principal del 2016 (3 octubre a 4 noviembre) y la cosecha secundaria del 2017 (17 abril a 19 mayo).

Antes de cada cosecha, se instalaron 12 tratamientos correspondientes a cuatro inhibidores de etileno (acetato de potasio - "PA", ácido aminooxiacético -"AOA", ácido salicílico - "AS" y aminoetoxi-vinil-glicina - "AVG") químicamente puros en tres diferentes dosis (Tab. 1), además de un testigo absoluto (sin aplicación alguna de productos o de agua), bajo un diseño de bloques completos al azar (DBCA) con 12 bloques. La parcela experimental se conformó por 20 árboles, de los cuales los seis centrales constituían la parcela efectiva. Los tratamientos se aplicaron sobre los frutos una semana antes del pico de cosecha (estimado mediante los registros de floración), apuntando la boquilla de la bomba manual operada a 2 bares desde la parte ventral de la rama hacia los frutos, a una distancia de 5 cm. El coadyuvante agrícola Silwet^® L-77 AG (Adama Agricultural Solutions, Raleigh, NC, USA) se utilizó como adherente con los inhibidores a una dosis de 0,5 cm³ L^-1. Entre 150 y 250 mL de la solución fueron aplicados sobre cada planta. Luego de realizada la aplicación, se removió todo el material vegetal (arvenses, ramas, hojas y frutos caídos) presente en el suelo de las parcelas efectivas.

Tabla 1 Aplicación de inhibidores de etileno en café variedad Castillo^®. 

Los atributos de producción y desarrollo se evaluaron 4 semanas después de implementados los tratamientos. De acuerdo con ^{Marín et al. (2003)}, la transición por los estados de maduración de pintón (210 días después de floración: ddf), maduro (217 ddf) y sobremaduro (224 ddf) toma en promedio 7 d, con base en ello y asumiendo que en pico de cosecha se recolectan frutos principalmente maduros, el experimento llevado a cabo, extendió la permanencia de los frutos maduros en los cafetos por 3 semanas, tiempo suficiente para exceder el estado sobremaduro.

La producción de café cereza (g) se recolectó manualmente de las seis plantas que conforman la parcela efectiva. De igual forma los frutos caídos. El peso de un fruto (g) se calculó con base en el promedio de 100 frutos maduros de café cereza por parcela. El porcentaje de frutos inmaduros (estado BBCH 81), pintones (estado BBCH 85), maduros (estado BBCH 88) y sobremaduros (estado BBCH 89) se obtuvo de clasificar visualmente la coloración de los frutos según la descripción fenológica de la escala BBCH (^{Arcila et al., 2002}), en una muestra de 1 kg, la cual fue retirada de la producción por parcela después de su cosecha.

El análisis estadístico de las variables producción de café cereza, peso de un fruto y frutos caídos fue realizado usando el procedimiento PROC GLM del Software ^{SAS v. 9.4 (SAS Institute, 2012}). En el caso de las variables porcentaje de frutos inmaduros, pintones, maduros y sobremaduros se usó el procedimiento PROC GLIMMIX del software SAS (^{SAS Institute, 2012}), considerando la distribución Beta [0,1], según las consideraciones de ^{Stroup (2015)} para los DBCA. La prueba de Dunnett al nivel de significancia del 5% se realizó para determinar la diferencia de medias entre el testigo absoluto y cada uno de los tratamientos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la cosecha principal (Tab. 2), el análisis de varianza no encontró diferencias significativas en las variables producción de café cereza, frutos caídos y porcentaje de frutos inmaduros. El porcentaje de frutos maduros y sobremaduros en los tratamientos AVG (100 μg L^-1) y AS (1 mM) fue significativamente diferente al valor del testigo absoluto (Tab. 2). Estos tratamientos lograron retardar el proceso natural de maduración con relación al testigo absoluto, al reducir entre 16,0 y 16,6% el porcentaje de frutos sobremaduros e incrementar entre 12,8 y 14,3% el porcentaje de frutos maduros. El efecto se vio reflejado en la coloración del fruto mas no en el pedúnculo, puesto que la caída de frutos no fue afectada bajo los criterios en los que se evaluó esta característica. En el caso de las variables peso de fruto y porcentaje de frutos pintones, aunque presentaron diferencias significativas en el análisis de varianza, éstas no se reflejaron al comparar los tratamientos respecto al testigo (Tab. 2).

Tabla 2 Efecto de la aplicación de cuatro inhibidores de etileno en café variedad Castillo^® 4 semanas después de comenzar la recolección, en Buena Vista (Colombia) durante una cosecha principal (octubre a noviembre del 2016). 

*: Dentro de la columna indica diferencias estadísticas respecto al testigo absoluto usando la prueba de Dunnett (P≤0,05). c.c.: café cereza.

Aunque existe poca información sobre la acumulación del AS durante el desarrollo de los frutos y su rol en maduración (^{Davies y Bõttcher, 2014}), reportes en banano (^{Srivastava y Dwivedi, 2000}), fresa (^{Karlidag et al., 2009}), peral (^{Leslie y Romani, 1988}), uva (^{Kraeva et al., 1998}) y tomate (^{Wang et al., 2011}), sugieren un papel antagonista en la síntesis del etileno, tanto en frutos climatéricos como no climatéricos. La concentración efectiva de AS en el presente estudio concuerda con las reportadas por ^{Berlanga-Reyes et al. (2011)} (0,01 y 1,0 μM de AS) en precosecha para retardar la concentración interna de etileno y el cambio de color de la epidermis en manzana 'Golden Delicious'. ^{Champa et al. (2015)} lograron extender la vida poscosecha de uva cv. Flame Seedless (fruto no climatérico) en 15 d, al realizar aspersiones precosecha de AS a una concentración de 1,5 mM.

El AVG es un inhibidor natural de la biosíntesis del etileno (^{Abeles et al., 1992}), usado para retardar los procesos de maduración y disminuir la caída de frutos (^{Greene, 2005}). ^{Yildiz et al. (2012)} observaron que al aumentar las concentraciones de AVG (de 150 a 600 mg L^-1) incrementaron los valores relativos de frutos maduros con respecto al control en manzana 'Red Chief'. Una respuesta muy similar se encontró en el actual trabajo, puesto que la mejor respuesta se presentó con la dosis más alta probada, la cual mostró una reducción del desarrollo natural apreciable desde la coloración. ^{Dal Cin et al. (2008)} retardaron el cambio en color de los frutos de manzana con AVG, lo cual, desacelero significativamente la madurez. Aunque es conocido que con el aumento de las concentraciones de AVG la caída de frutos en precosecha se reduce de forma lineal (^{Greene, 2005}), esto no ocurrió bajo las condiciones experimentales evaluadas.

En la cosecha secundaria (Tab. 3), los tratamientos y el testigo no difirieron significativamente en ninguna de las variables evaluadas. En este periodo el desarrollo de los frutos fue mayor, evidencia de ello son los promedios generales, los cuales fueron mayores en relación a los de la cosecha principal para las variables porcentaje de frutos sobremaduros y frutos caídos (Tab. 2 y 3). La distribución y cantidad de lluvia, posiblemente afectaron la madurez de los frutos al estimular el desarrollo más allá del efecto provisto por los inhibidores o al facilitar el lavado de los tratamientos aplicados. La precipitación diaria acumulada durante los primeros 16 d de la cosecha secundaria (106 mm) fue el doble de la registrada para la cosecha principal (49 mm) en el mismo lapso de tiempo, de igual modo, la precipitación total acumulada en la segunda cosecha superó a la alcanzada en la principal (364 y 287 mm, respectivamente) (Fig. 1). La temperatura media general en ambas cosechas fue de 21,7 °C, motivo por el cual no pudo ser un factor diferencial para el desarrollo del fruto (Fig. 1).

Tabla 3 Efecto de la aplicación de cuatro inhibidores de etileno en café variedad Castillo^® 4 semanas después de comenzar la recolección, en Buena Vista (Colombia) durante una cosecha secundaria (abril a mayo del 2017). 

*: Dentro de la columna indica diferencias estadísticas respecto al testigo absoluto usando la prueba de Dunnett (P≤0,05). c.c.: café cereza.

Figura 1 Registro diario de la precipitación y temperatura en un cultivo de café variedad Castillo ^® , durante la cosecha principal (A. Octubre a noviembre del 2016) y la cosecha secundaria (B. Abril a mayo del 2017). 

Aunque en la presente investigación el inhibidor acetato de potasio no incrementó el porcentaje de frutos maduros de café como lo reporta ^{Silva et al. (2013)}, si se observó al igual que en su investigación, que la producción de café cereza dependió más de la época de cosecha (producción de la cosecha principal vs. secundaria) que a la variación entre los tratamientos y testigos evaluados. De acuerdo con ^{Dias et al. (2014)}, las precipitaciones frecuentes durante el periodo en que ocurre la maduración del fruto de café, alteran su desarrollo aumentando la caída natural de los frutos.

CONCLUSIONES

En el presente estudio los inhibidores aminoetoxi-vinil-glicina (100 μg L^-1) y ácido salicílico (1 mM), lograron retardar el proceso de maduración natural de los frutos de café variedad Castillo® durante la cosecha principal. En la cosecha secundaria, la precipitación adicional posiblemente estimuló la maduración de los frutos o facilitó el lavado de los inhibidores, provocando que el desarrollo no se afectara. A futuro, se requieren más pruebas que definan las concentraciones, los tiempos de aplicación, los efectos sobre la calidad de la bebida e incluso sobre el desarrollo de los órganos vegetativos de la planta, a fin de integrar el uso de los inhibidores de etileno como una tecnología funcional para la caficultura colombiana.