El arroz es un alimento básico para más del 70% de la población mundial y desempeña un papel fundamental en la seguridad alimentaria y la nutrición humana, especialmente en Asia, África y algunas partes de Latinoamérica. Tradicionalmente, el cultivo y la mejora del arroz se han centrado en maximizar el rendimiento del grano. Sin embargo, con el aumento del nivel de vida y la concienciación de los consumidores sobre la salud, la demanda de arroz con un sabor superior y un mayor valor nutricional está en aumento. Entre los diversos parámetros de calidad y nutricionales, el contenido de zinc en los granos de arroz ha atraído considerable atención debido a su importante papel en la salud humana.
El zinc es un micronutriente esencial que participa en numerosas funciones fisiológicas, como la regulación inmunitaria, la protección antioxidante, la división celular y la activación enzimática. La deficiencia de zinc puede provocar retraso del crecimiento, deterioro de la función inmunitaria, afecciones cutáneas y un mayor riesgo de enfermedades crónicas.
Se estima que aproximadamente el 17% de la población mundial está en riesgo de sufrir deficiencia de zinc, particularmente en los países en desarrollo donde las dietas están dominadas por cereales pobres en micronutrientes.
Dado que el cuerpo humano no puede sintetizar zinc, éste debe obtenerse de los alimentos, lo que hace que la biofortificación dietética de cultivos básicos como el arroz sea una estrategia fundamental para combatir la deficiencia global de zinc.
Entre los enfoques para la biofortificación con zinc, las estrategias agronómicas basadas en fertilizantes se reconocen como el método más directo, rentable y rápidamente efectivo.
En comparación con la aplicación al suelo, la aplicación foliar de fertilizante de zinc ha demostrado ser más eficaz para aumentar las concentraciones de zinc en los granos de arroz. Esto se debe a que la aplicación foliar de zinc se absorbe y transporta directamente a los granos en desarrollo, evitando su fijación y pérdida en la matriz del suelo.
Los fertilizantes convencionales de zinc incluyen sales inorgánicas (como el sulfato y el cloruro de zinc), complejos orgánicos de zinc y formas queladas. Sin embargo, estos fertilizantes tradicionales suelen presentar limitaciones como mala adhesión foliar, baja eficiencia de absorción, posible fitotoxicidad e inestabilidad a altas temperaturas y humedad.
En los últimos años, la llegada de la nanotecnología ha presentado las nanopartículas de óxido de zinc (NP de ZnO) como una alternativa prometedora a los fertilizantes de zinc tradicionales. Las NP de ZnO presentan propiedades fisicoquímicas únicas, como una gran superficie, excelente estabilidad, mejor absorción por las plantas y baja toxicidad.
En concreto, en comparación con los fertilizantes de zinc tradicionales, el nanoóxido de zinc puede aumentar la eficiencia de utilización del zinc del 20-30 % al 80-95 %. Con dosis de aplicación reducidas, presenta baja fitotoxicidad y alta biodisponibilidad del zinc, y su integración con nuevas tecnologías de agricultura inteligente, como los drones, reduce el riesgo de toxicidad por zinc durante la aplicación en el campo.
Con futuras mejoras en los protocolos de seguridad estandarizados, costos reducidos y síntesis simplificada, el óxido de zinc nano encontrará aplicaciones aún más amplias en la agricultura.
Estudios han demostrado que las nanopartículas de ZnO pueden mejorar la germinación de las semillas, la síntesis de clorofila, la acumulación de biomasa y la actividad enzimática antioxidante en cultivos agrícolas. Sin embargo, los efectos específicos de la aplicación foliar de nanopartículas de ZnO durante etapas críticas de desarrollo sobre el rendimiento del grano, las propiedades fisicoquímicas y la biodisponibilidad del zinc siguen siendo poco conocidos. La etapa de llenado del grano posterior al espigado es crucial para la formación del rendimiento y la calidad, y la aplicación foliar de fertilizantes de zinc se realiza típicamente alrededor de la etapa de espigado. Pocos estudios han profundizado en el impacto de la aplicación foliar de nanopartículas de ZnO en el llenado del grano de arroz y el posterior rendimiento y calidad.
Por lo tanto, un equipo de investigadores del Instituto de Investigación de Tecnología de Arroz Industrial, Universidad de Yangzhou, llevó a cabo un experimento de campo de dos años para evaluar el efecto de la aplicación foliar de ZnO NP en la etapa de maduración sobre el rendimiento del grano, la calidad del arroz y el enriquecimiento de zinc en el arroz japonés irrigado.
Los científicos han observado cambios dinámicos en la intensidad de la fotosíntesis y los valores SPAD (tasa de fotosíntesis) de las hojas después del descabezado para identificar la base fisiológica para el llenado del grano, la formación del rendimiento y la calidad.
Se realizaron ensayos de campo consecutivamente en 2020 y 2021 en la granja de investigación de la Universidad de Yangzhou, en Jiangsu, China. La estación se ubica en la zona de rotación de arroz y trigo de la cuenca media-baja del río Yangtsé y goza de un clima subtropical cálido y húmedo.
Este estudio de campo de dos años investigó los efectos de la aplicación foliar única de nanopartículas de óxido de zinc (ZnO NP) a 5, 10 y 20 mg/L durante la etapa de maduración en el rendimiento, la calidad y la biofortificación del grano de arroz.
Si bien se observó cierta variación anual y una interacción año × tratamiento en la magnitud de estos efectos, las respuestas positivas a las nanopartículas de ZnO se mantuvieron constantes a lo largo de los dos años. Los resultados mostraron que la aplicación de nanopartículas de ZnO aumentó el rendimiento de grano entre un 1,40 % y un 4,62 %, principalmente debido al aumento de la tasa fotosintética neta y de los valores de SPAD tras el espigado.
Mientras tanto, las nanopartículas de ZnO mejoraron significativamente el sabor (1,61–7,22%) y la degradabilidad (5,36–15,63%), al tiempo que redujeron el nivel de caliza (5,73–18,62%), el grado de caliza (11,57–27,18%) y el contenido de amilosa (3,72–6,76%).
Además, las nanopartículas de ZnO aumentaron significativamente el contenido de zinc (23,73-85,10 % en arroz integral; 29,07-103,07 % en arroz pulido) y disminuyeron la relación molar de ácido fítico a zinc entre un 18,46 y un 48,39 %, mejorando así el enriquecimiento y la biodisponibilidad del zinc. Estos resultados indican que la aplicación foliar de nanopartículas de ZnO es eficaz para mejorar simultáneamente el rendimiento del grano, la calidad del arroz y la concentración de zinc.
Este estudio abre nuevas posibilidades para la aplicación de nanopartículas de ZnO para mejorar simultáneamente el rendimiento, la calidad del grano y el valor nutricional en las estrategias de biofortificación del arroz mediante la evaluación de los componentes del rendimiento, los parámetros fisicoquímicos del grano y la biodisponibilidad del zinc.
Fuente: Alimentos 2025, doi.org/10.3390/foods14173018
