EVALUACIÓN BIOLÓGICA DEL ACEITE OZONIFICADO Y EMULSIONES SOBRE Hypothenemus hampei (BROCA DEL CAFÉ)

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1 EVALUACIÓN BIOLÓGICA DEL ACEITE OZONIFICADO Y EMULSIONES SOBRE Hypothenemus hampei (BROCA DEL CAFÉ) Biological evaluation of ozone oil and emultions against Hypothenemus hampei (coffee berry borer) Lourdes Hernández-De Jesús 1, Marian Contreras-Navarro 1, Ángel De León-Polanco 2 y Javier Peralta-Cruz 3. 1 Departamento de Farmacia, 3 Departamento de Química Orgánica. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del I.P.N. Prolongación de Carpio y Plan de Ayala. Col Santo Tomás. México D. F. 2 Laboratorio Ozoil México, S.A. de C.V., Andador del Jazmín 6, Col. Agrícola Oriental. México mlheje@yahoo.com.mx; ozyoilmexico@hotmail.com; info@ozyoil.com.mx Palabras Clave: Hypothenemus hampei, broca del café, ozono. Introducción Hypothenemus hampei (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) la broca del café es considerada el principal insecto plaga del cultivo de café en el país, el cual es uno de los factores que contribuyen directa e indirectamente con la baja rentabilidad del mismo. Ataca específicamente el fruto del café, y ahí pasa la mayor parte de su ciclo biológico; como plaga directa, puede ocasionar importantes pérdidas al alimentarse de las semillas o granos y utilizar al fruto como lugar de reproducción, desarrollo y refugio (Le Pelley, 1968). En México, donde el café ocupa el primer lugar de entre los productos agrícolas por las divisas que genera, la broca es considerada como uno de los problemas fitosanitarios de prioridad nacional. Se tiene evidencia de su presencia desde 1978, cuando se le reporta en Chiapas y paulatinamente se ha ido distribuyendo en varios estados de la república dedicados al cultivo de café. (Ramírez et al., 2007). Esta plaga ha sido objeto de diversas investigaciones sobre su bioecología bajo las condiciones de los cafetales del sureste de Chiapas (Baker, 1995). La broca provoca una gran incertidumbre entre los agricultores por la eminente pérdida económica que representa. Al atacar el fruto del cafeto, el insecto causa daño en la calidad del grano, peso, apariencia y propicia la caída de frutos nuevos lo que a su vez disminuye la producción, por lo que baja el rendimiento del café. El control de la broca del café ha sido enfocado a través de un Manejo Integrado, pero para que este sea eficiente, económico y ecológico, deben de comprenderse a fondo todos los factores que componen el ecosistema cafetalero y sus múltiples interacciones. Para el control de insectos existen diferentes métodos como son: el control legislativo, control cultural, control biológico y control químico (Bustillos et al., 2007). Este insecto ha demostrado ser muy difícil de controlar usando un sólo método, por lo que se debe acudir a todas las medidas disponibles para reducir eficientemente sus poblaciones. Sin embargo, los métodos de Manejo Integrado de la Broca que se han empleado, si bien han logrado disminuir el grado de infestación en los cafetales, esto ha sido aun insuficiente, por lo cual se pretende desarrollar nuevas alternativas basadas en estándares específicos y precisos de producción que puedan conducir a un manejo de dicha plaga y constituirse como un agroecosistema social, ecológico y económicamente sostenible (Barrera et al., 2007). 448

2 Una de las medidas complementarias a las estrategias empleadas en la disminución en el grado de infestación en los cafetales, sería el uso del ozono por aspersión a bajas concentraciones sobre los frutos y árboles de café, debido a que disminuiría el tiempo de exposición, además de que al ser un componente natural de la atmósfera no tendría ningún tipo de impacto ambiental. El ozono es una forma alotrópica (O 3 ) del oxígeno molecular (O 2 ) que está presente, como un constituyente gaseoso natural, en las capas altas de la atmósfera, representando el 0,0001 % de su composición total. El regado en cultivos agrícolas con sistemas de agua ozonizada consiste básicamente en una mayor aportación de oxígeno a la raíz llegando libre de virus, bacterias, hongos, algas, esporas y cualquier otro microorganismo, por lo que se logra un crecimiento mucho más rápido de lo habitual, obteniendo cultivos sanos, logrando la prevención de enfermedades en ellos (Bocci, 2006).El objetivo del presente trabajo consistió en determinar el efecto protector del fruto del café y actividad insecticida de un aceite ozonificado y emulsiones sobre Hypothenemus hampei broca del café. Materiales y Método El diseño experimental consistió en ocho tratamientos: testigo negativo: aceite de oliva virgen como testigo negativo, tween 20 y 80 ya que son componentes de las emulsiones probadas, aceite de oliva ozonificado al 3%, emulsión de aceite de oliva ozonificado al 3 y 6%, y como testigo positivo endosulfan. Las soluciones de prueba (aceite ozonificado y emulsiones) fueron proporcionadas por el laboratorio Ozyoil México S.A de C.V. Los ejemplares de H. hampei (broca del café) fueron colectados en el mes de Junio en un cultivo cafetalero del estado de Veracruz, específicamente en el municipio de Tenampa donde dicho cultivo presenta un alto grado de infestación por broca. A partir de frutos sanos de café se realizaron los diferentes tratamientos in vitro que consistió en la aplicación de 50 µl de las sustancias de prueba sobre los frutos de café sanos (sin perforar), con el objetivo de formar sobre dichos frutos una capa protectora las cuales se colocaron en una caja petri, empleándose 5 cerezos de cafe para cada experimento y posteriormente se depositaron 10 ejemplares de Hypothenemus hampei, con temperatura y humedad controlada, una vez realizado lo anterior. Se evaluó, si existe o no perforación de las semillas y se contabilizó el número de insectos muertos, estas pruebas se realizaron por triplicado monitoreando las cajas cada 24 horas durante un mes. Determinando su actividad repelente, insecticida ó protectora en contra de H. hampei. Los datos obtenidos se analizaron mediante un análisis de varianza (ANOVA) empleando un valor de P = < Todas las comparaciones entre los múltiples grupos se realizaron usando el método Student-Newman-Keuls. Resultados Los resultados obtenidos en los diferentes tratamientos empleando como insecticida al ozono contra H. hampei a las 24 horas, se muestran en la Tabla 1. De los experimentos realizados el testigo negativo fue el aceite de oliva, Tween 20 y Tween 80, el testigo positivo fue el endosulfan y como ensayo a probar fue el aceite de oliva ozonoficado y las diferentes emulsiones azonificadas al 3 y 6 %. Donde se puede apreciar que al emplear el aceite de oliva con el ozono se presentó un porcentaje de casi el 100% de mortalidad en H. hampei y en menor proporción 88 y 92% de las emulsiones empleadas con el ozono respectivamente; también se observa un efecto protector sobre los frutos de café, el grado o porcentaje de perforación se redujo de manera directamente proporcional al aumentar la concentración de dichas sustancias. En el caso del 449

3 empleo de los tensoactivos Tween 20, 80 y aceite de oliva (sin ozono), se observa un efecto repelente, ya que el insecto no muere, y un efecto protector sobre el fruto impregnado con estas sustancias, al reducirse el porcentaje de frutos perforados. Cuadro 1.Porcentaje del efecto tóxico en los tratamientos evaluados con ozono contra H. hampei al 3 y 6 ppm. Tratamientos n= frutos n= insectos % Insectos Vivos % Insectos Muertos % Frutos Perforados 1 Broca + semillas (blanco) 2 Tween Tween Emulsión 3% Emulsión 6% Aceite de oliva Aceite de oliva ozonificado 8 Insecticida comercial Los resultados anteriores fueron analizados estadísticamente a una prueba de análisis de varianza (ANOVA) empleando un valor de P= < Todas las comparaciones se realizaron usando el método Student-Newman-Keuls. Cuadro 2 y 3. Cuadro 2. Análisis de varianza para la variable: insectos muertos en función del tratamiento Desviación Error estándar Tratamiento n = frutos Promedio estándar 1 Broca + semillas Tween Tween Emulsión 3% Emulsión 6% Aceite de oliva Aceite de oliva ozonificado Insecticida comercial Cuadro 3. Análisis de varianza para la variable: frutos perforados en función del tratamiento Desviación Tratamiento n = frutos Promedio estándar Error estándar 1 Broca + semillas Tween Tween Emulsión 3% Emulsión 6% Aceite de oliva Aceite de oliva ozonificado Insecticida comercial

4 De acuerdo al análisis estadístico mostrado anteriormente de los resultados se presentan los errores estándar para establecer en que grupos existe o no diferencia significativa. En aquellos grupos en los que se traslapen dichos errores estándar no existirá diferencia significativa entre los tratamientos, y por el contrario cuando no se traslapen en el error estándar si existirá una diferencia significativa entre los tratamientos. Discusión y conclusiones La broca del fruto del café Hypothenemus hampei es un insecto considerado la plaga que mayor daño causa a este cultivo a nivel mundial. El insecto ataca los frutos del café produciendo graves pérdidas económicas debido a bajas en el rendimiento por caída de frutos nuevos y perforaciones que conllevan a una considerable disminución de la producción y el deterioro de la calidad final del producto procesado. Las medidas que se aplican son: capacitación a productores, establecimientos de puestos de cuarentena en carretera para disminuir riesgos de diseminación, trampeo para determinar poblaciones, erradicación de cafetales abandonados, liberación de controladores biológicos, trampeo para detectar la plaga en áreas libres y de vigilancia permanente. A pesar de que estos métodos han logrado disminuir los niveles de infestación, no han sido suficientes por lo cual se han buscado nuevas alternativas que aunadas al manejo integrado de plagas logren un nivel más aceptable de eliminación o control de esta plaga. Los resultados que se obtuvieron en la realización de este trabajo fueron enfocados principalmente al número de frutos perforados y al número de insectos muertos después de la aplicación de cada una de las sustancias de prueba. De acuerdo al análisis estadístico se observó que al llevar acabo el rociado de las diferentes soluciones sobre el frutos de café en presencia de Hypothenemus hampei. En el caso de esta variable (frutos perforados) lo que se observó fue que el grupo testigo (broca + semillas) en donde no se proporcionó ningún tipo de protección a las semillas, hubo una mayor incidencia de frutos perforados lo cual indica que el diseño y condiciones del experimento por si mismo no condicionó algún tipo de impedimento para la perforación de la semilla por parte del insecto, y que el efecto de perforación o no perforación del fruto fue debido únicamente al tratamiento empleado, numéricamente fue el grupo con el más alto porcentaje de perforación (testigo) (broca + semillas) (70.66% Tabla 1) y con el mayor porcentaje de insectos sobrevivientes (87.33%). En el tratamiento aplicando aceite de oliva sin ozonificar, aunque se mostró reducción en la incidencia de perforación (38.66% de frutos perforados) fue menor además de que no ocasiono la muerte del insecto (58.66% insectos vivos), lo cual puede ser atribuido a un efecto mecánico o a una actividad repelente propia debida al aceite de oliva que tiene una compleja composición de ácido grasos (principalmente C 16 y C 18 ) que de igual manera que los tensoactivos al poseer una larga cadena hidrocarbonada, podrían interactuar con el imidazol de la molécula de cafeína formando un complejo carboxilato de cafeína que fisiológicamente es más difícil digerir por el tracto gastrointestinal del insecto ó bien dicho insecto no cuenta con las enzimas digestivas necesarias para metabolizar este complejo. (Guerreiro, 2003). De igual manera como se muestra en el promedio de frutos perforados al utilizar las emulsiones de aceite ozonificado al 3 y 6% respectivamente, y el aceite de oliva ozonificado (sin emulsificar) el porcentaje de perforación se ve reducido hasta aproximadamente una quinta parte (13.33, 6.67, y 4% respectivamente), lo cual indica que dichas emulsiones muestran una alta actividad insecticida ya que además de impedir la perforación del fruto elevan el porcentaje de muerte en un 83.33, 92 y 98% respectivamente para cada concentración. 451

5 Esto es de importancia ya que revela que aún utilizando la concentración más baja del compuesto de prueba este no mostró diferencia significativa al insecticida comercial usado en el experimento Cuadro 2), además de que físicamente no dañó la integridad del fruto ni provocó oxidaciones en sus partes externas. El insecticida comercial fue utilizado como otra prueba testigo en este caso se obtuvo nula perforación del fruto y 100% de muerte del insecto, pero la semilla en un transcurso de 24 horas se tornó a un color café manifestando una clara oxidación y daño al fruto. La actividad de las sustancias ozonificadas puede ser debida a la interacción de la molécula de ozono con los dobles enlaces de los ácidos grasos presentes en el aceite de oliva, además de que entre los componentes químicos del café se encuentran una amplia variedad de sustancias aromáticas que interactúan de igual manera potencializándolas y funcionando como un atrayente al insecto, pero a su vez provocándole un efecto tóxico al tratar de ingerir el fruto matándolo antes de que logre perforarlo (Hollingsworth et al.,2002, Nathanson, 1984). El empleo de emulsiones con ozono en el rango de las dosis evaluadas podría funcionar como una buena alternativa en el control de esta plaga aumentando el rendimiento de las cosechas de café y así mismo contribuir a la producción de café orgánico en nuestro país. Agradecimientos Se agradece al. Charles Ramón Gibson Quick del Laboratorio Ozoil México, S.A. de C.V. por proporcionar las muestras de prueba y a la Sección de Investigación y Posgrado del I.P.N. por el financiamiento de este trabajo. Literatura citada Barrera J.F.; García A.; Domínguez V.; Luna C La broca del café en América Tropical. Hallazgos y Enfoques. Editorial Sociedad Mexicana de Entomología, A.C. pp Baker, P.S La broca del café en Colombia; Informe final del proyecto MIP para el café DFID-CENICAFECABI Bioscience (CNTR 93/1536A). Chinchina (Colombia), DFID, pp Bocci V Is it true that ozone is always toxic? The end of a dogma. Toxicol. Appl. Pharmacol. 216: Bustillo, P.A.; Cárdenas, M.R.;Villalba, G.D.; Benavides, M. P.; Orozco, H. J.; Posada, F.F.; Manejo Integrado de la Broca del Café Hipothenemus hampei (Ferrari) en Colombia. Chinchica, CENICAFE, pp Guerreiro Filho, O.; Mazzafera, P Caffeine and resistance of coffee to the berry borer Hypothenemus hampei (Coleoptera: Scolytidae). J. Agric. Food Chem., 51, Hollingsworth, R. G.; Armstrong, J. W.; Campbell E. Caffeine as repellent for slugs and snails. Nature 417, Le Pelley, R.H.1968 Las plagas del café. Editorial Labor, S.A. Barcelona. pp 693. Nathanson, J. A Caffeine and related methylxanthines: possible naturally occurring pesticides. Science, 226, Ramírez del Ángel M., González C. M.,Bello R. A. y Romero B. S Campaña Nacional contra la broca del café en México: Operación y perspectivas. La broca del café en América Tropical. Hallazgos y Enfoques. Edit. Sociedad Mexicana de Entomología, A.C. pp