Efecto del ozono sobre adultos del gorgojo del cigarrillo, Lasioderma serricorne (F.) (Coleoptera: Anobiidae)

 

Effect of ozone on adults of the cigarette beetle, Lasioderma serricorne (F.) (Coleoptera: Anobiidae)

 

Yohan Solano^1*; José Triana²; Rita Ávila³; Dilcia Hernández⁴; José Morales⁴

¹ Departamento de Ecología y Control de Calidad. Decanato de Agronomía. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Lara, Venezuela.* Autor por correspondiencia: ysolano@ucla.edu.ve
² Programa de Ingeniería Agroindustrial. Decanato de Agronomía. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Lara, Venezuela.
³ Departamento de Procesos Agroindustriales. Decanato de Agronomía. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Lara, Venezuela.
⁴ Departamento de Ciencias Biológicas. Decanato de Agronomía. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Lara, Venezuela.

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RESUMEN

Este estudio evaluó la eficacia del ozono para el control de los adultos del gorgojo del cigarrillo, Lasioderma serricorne (F.), una plaga importante en productos como el tabaco, harinas, chocolate, cereales y alimentos para animales. El experimento fue realizado utilizando prototipos de silos de metal de 592,67 cm³, bajo dos condiciones: silos con maíz y silos vacíos, donde previamente se habían colocado 50 adultos del gorgojo, respectivamente. Los tratamientos consistieron en la aplicación de ozono a una concentración de 20 ppm, durante 10, 15, 30, 45 y 60 minutos, en cada uno de los silos. Se realizaron cinco repeticiones por tratamiento y los datos obtenidos fueron analizados en un diseño completamente al azar con arreglo factorial 2x5. Los resultados indicaron diferencias significativas (P < 0,001) entre el porcentaje de mortalidad producido por el ozono en los silos vacíos (65,44%) y silos con maíz (26%); así como también entre los diferentes tiempos de exposición, donde la mortalidad aumentó de 24,2 a 66,6% en la medida que el tiempo incrementó. La interacción tiempo por condición de silo fue significativa (P < 0,001), y se observaron diferencias marcadas en los porcentajes de mortalidad, siendo mayor en silos vacíos (95,2%) que en silos con maíz (38%), a los 60 minutos. El ozono mostró efecto insecticida contra adultos de L. serricorne por lo que puede ser usado en el manejo ecológico de esta plaga en granos y alimentos almacenados.

Palabras clave: alimento almacenado, maíz, manejo ecológico, insecto plaga, silos.

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ABSTRACT

This study evaluated the efficacy of ozone for adult control of the cigarette beetle, Lasioderma serricorne (F.), an important insect pest in products as tobacco, flours, chocolate, breakfast cereals and animal foods. The experiment was performed using metallic silos prototypes of592.67 cm³ under two conditions: silos with maize and empty silos, where previously 50 adults of cigarette beetle were placed in each one, respectively. Treatments consisted in the application of ozone to concentration of 20 ppm, during 10, 15, 30, 45 y 60 minutes, in each silo. Five repetitions were made by treatment and data obtained was analyzed using a completely randomized designed with 2x5 factorial arrangement. Results indicated significant differences (P < 0.001) between mortality percentageproduced by ozone in empty silos (65.44%) and silos with maize (26%). Also there were significant differences between different exposure time, where mortality increased from 24.2 to 66.6% as time increased. The interaction time per silo condition was significant (P < 0.001), and it was observed marked differences in mortality percentage, being greater in empty silos (95.2%) than in silos with maize (38%), at 60 minutes. The ozone showed potential insecticide effect on L. serricorne and it can be used in ecological management of this pest in grains and stored foods.

Key words: Insect pest, maize, mortality, silos, stored food.

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Introducción

Los granos de cereales y leguminosas son susceptibles al ataque de insectos, hongos y roedores, particularmente cuando el almacén no reúne las condiciones adecuadas (Alonso et al., 2009). Entre estas plagas, los insectos son los más perjudiciales debido a los daños primarios y secundarios que pueden ocasionar (Alonso et al., 2009), por lo que la aplicación de insecticidas ha sido el método más usado para su control. No obstante, estos resultan altamente tóxicos, ponen en riesgo la salud de operadores agrícolas y de consumidores, y repercuten negativamente sobre los sistemas biológicos desarrollando resistencia en los organismos (I§ikber y Athanassiou, 2015; Pawar et al., 2015). Para contrarrestar tales efectos, surge la necesidad de buscar alternativas de control, como el uso del ozono, el cual no afecta la salud y permite la conservación de la naturaleza (Rozado et al., 2008; Jian et al. 2013).

El ozono es una molécula de tres átomos de oxígeno con una vida media de 12 horas, en estado gaseoso y a presión atmosférica, que puede transformarse o decaer en dos moléculas de oxígeno rápidamente sin dejar residuos (Hardin et al., 2010), lo que resulta beneficioso para el ambiente. Este gas ha sido usado como una opción ecológica para regular eficientemente las poblaciones de insectos plagas y de hongos productores de micotoxinas en la agroindustria (Kells et al., 2001; Wysok et al., 2006; Hasan et al., 2012; I§ikber y Athanassiou, 2015; Anandakumar et al., 2016).

La efectividad del ozono en producir mortalidad sobre insectos obedece directamente a su concentración y al tiempo de exposición (I§ikber y Athanassiou, 2015; Pawar et al., 2015), así como también a las características del sustrato y los componentes químicos de las estructuras de almacenamiento (Hardin et al., 2010; Jian et al.; 2013). La mortalidad producida por el ozono generalmente ocurre en un período de 24 horas o antes, lo que representa menor tiempo de exposición que el requerido cuando se aplica fosfina (I§ikber y Athanassiou, 2015).

De acuerdo a Jian et al. (2013), la generación de ozono puede hacerse localmente por medio del método corona, por lo que su uso constituye una fuerte estrategia de control debido a que elimina la manipulación y almacenamiento de envases de insecticidas convencionales (I§ikber y Óztekin, 2009). Adicionalmente, el ozono no genera resistencia en los insectos (Sousa et al., 2008) y no tiene un efecto importante sobre la calidad de los granos (Mendez et al., 2003; Dos Santos et al., 2007).

Lasioderma serricorne (F.), conocida comúnmente como el gorgojo del cigarrillo, es una de las especies más perjudiciales en la agroindustria, debido a que ataca productos como el tabaco, harinas, galletas, chocolate, cereales, alimentos para animales, anís, nuez moscada, comino, frijol y café, e inclusive lana y papel (Cabrera, 2001; Mason, 2010). Debido a la importancia del ozono como alternativa ecológica para el control de insectos plagas en productos almacenados, la presente investigación se realizó para determinar su efectividad en el control de adultos del gorgojo del cigarrillo.

Materiales y Métodos

Obtención, mantenimiento y cría de L. serricorne

La cría del gorgojo del cigarrillo L. serricorne, se inició a partir de individuos que se encontraron infestando harina de maíz en anaqueles comerciales, los cuales fueron llevados al Laboratorio de Biología y Fisiología Poscosecha del Decanato de Agronomía de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, Estado Lara, Venezuela. En el laboratorio, seis grupos de 30 adultos del gorgojo fueron transferidos a seis envases de vidrio de 3,8 litros de capacidad, respectivamente, los cuales habían sido cubiertos con tela organdí para permitir la ventilación y evitar el escape de los insectos. En cada envase se colocó 500 gramos de harina de maíz como fuente de alimento para los insectos. Seguidamente, los envases fueron llevados a una sala de cría a 25 ± 2 °C y 72 ± 10% y 12:12 (L:D) fotoperíodo.

Los adultos parentales fueron removidos a los 15 días y diariamente cada envase fue observado para conocer el estado de desarrollo de la cría, hasta obtener la F1. Una vez obtenidos los adultos de la F1 se conformaron grupos de 50 individuos cada uno, no sexados y con edades comprendidas entre 14 y 21 días.

Determinación de la mortalidad de L. serricorne por efecto del ozono

El experimento fue realizado utilizando prototipos de silos de 592,67 cm³ (Figura 1), los cuales contenían 50 adultos de L. serricorne, bajo dos condiciones: el silo lleno de maíz y el silo vacío. Una vez preparadas las unidades experimentales, el ozono fue aplicado a una concentración de 20 ppm durante 10, 15, 30, 45 y 60 minutos. En el tratamiento control no se aplicó ozono.

Figura 1. Prototipo de silo y sistema de ozonificación.

El ozono fue generado por el método de descarga corona por medio de un equipo comercial con una salida de 400 mg/h. El gas fue inyectado en la parte superior de los silos con ayuda de una manguera de silicón de 2,5 cm de diámetro y 106 cm de longitud. Una vez instalado el ozonizador, se selló el silo con ayuda de papel parafilm y se midió la temperatura, cuyo valor promedio fue de 27,82 ± 0,5 °C y de 26,71 ± 0,2 °C, para silos con maíz y vacíos, respectivamente.

Los granos de maíz utilizados en los experimentos, fueron previamente sometidos a una temperatura de -5 °C por un período de 1 día, con la finalidad de esterilizarlos. Seguidamente, los mismos fueron colocados en una estufa para reducir su humedad a valores comprendidos entre 12-14%, lo que fue comprobado con ayuda de una balanza Steinlite SB 900.

Una vez finalizado el experimento, los silos que contenían maíz, así como los vacíos, fueron destapados y los insectos separados en vivos y muertos. Los insectos considerados vivos, fueron aquellos que mostraron movilidad y comportamiento característico de la especie, mientras que los insectos que presentaron detención completa de movimiento o con comportamiento y movimientos descoordinados, fueron considerados muertos (Reza et al., 2011). Seguidamente, los insectos de apariencia vivos o muertos, fueron colocados de manera separada en envases de vidrio de 30 ml de capacidad con alimento (harina de maíz), tapados con tela organdí sujetada con una banda de goma para permitir la ventilación y evitar el escape. En estos envases, los insectos fueron mantenidos por un período de 24 horas para corroborar su recuperación y/o sobrevivencia. Se registró el número de adultos del gorgojo muertos tanto en los silos con maíz como en los vacíos.

El efecto insecticida del ozono se consideró como una relación directa con el número de insectos muertos después de 24 horas de la aplicación del gas.

Análisis estadístico

El experimento tuvo un diseño completamente al azar con arreglo factorial 2x5, donde el primer factor correspondió a la condición de los silos (llenos de granos de maíz o vacíos) y el segundo factor, lo representó los cinco tiempos de exposición de L. serricorne, al ozono. Se realizaron cinco repeticiones por tratamiento. Los porcentajes de mortalidad del insecto se sometieron a análisis estadístico mediante el programa Statistix 10.0 y se utilizaron pruebas de comparación de medias LSD con un nivel de confianza de P < 0,01.

Resultados y Discusión

La aplicación de ozono produjo un efecto significativo sobre la mortalidad de adultos de L. serricorne (P < 0,001), la cual estuvo influenciada por la condición del silo y el tiempo de exposición de los insectos al ozono (Tabla 1). La figura 2 muestra que la mortalidad de L. serricorne fue significativamente mayor en silos vacíos (65,44%) que en aquellos con granos de maíz (26%). Resultados similares fueron obtenidos por Athanassiou et al. (2008) quienes indicaron que el ozono fue menos efectivo sobre los insectos cuando los granos estuvieron en los envases, en comparación con la eficacia del gas en contenedores vacíos.

Tabla 1. ANOVA del efecto del tiempo de exposición a ozono y la condición del silo sobre la mortalidad promedio (%) de adultos de L. serricorne.

* Significativo a P < 0,001. C.V. 17,37.

Figura 2. Mortalidad promedio (%) de adultos de L. serricorne por efecto del ozono en prototipos de silos
con maíz y vacíos. Prueba LSD, comparación de rangos de medias (P < 0,01).

Para I§ikber y Óztekin (2009) la mortalidad producida por el ozono sobre huevos, larvas y pupas de Tribolium confusum Du Val (Coleoptera: Tenebrionidae), también fue superior en recipientes vacíos que en aquellos llenos de trigo, mientras que Hasan et al. (2012) y Hansen et al. (2012) registraron alta mortalidad de adultos de los coleópteros L. serricorne, Stegobium paniceum (L.) (Anobiidae), Oryzaephilus surinamensis L. (Cucujidae), Sitophilus zeamais Motschulsky (Curculionidae) y T. confusum en contenedores vacíos.

La presencia de maíz dentro de los prototipos de silos aumentó la superficie de contacto del ozono y su consecuente degradación, por lo tanto su eficacia para producir mortalidad disminuyó, mientras que en los silos vacíos el gas pudo desplazarse libremente sin descomponerse y logró producir mayor mortalidad sobre L. serricorne. Al respecto, Kells et al. (2001) indicaron que el proceso de ozonificación comienza con una primera fase en la que el ozono se degrada al reaccionar con los sitios inertes que tienen los granos en su superficie, desplazándose por medio de ellos con un movimiento lento. En seguida, tiene lugar la segunda etapa donde el gas puede fluir libremente entre los granos, disminuir su tasa de degradación y tener contacto con las plagas.

El ozono puede actuar sobre los insectos causando daños a nivel del tracto respiratorio e intestinal, más aun cuando se presentan incrementos de temperatura, porque estos aumentan la tasa respiratoria y facilitan la entrada del gas a su cuerpo (Pereira et al., 2008; Rozado et al., 2008). Adicionalmente, el ozono también puede reaccionar con la membrana celular de organismos como las bacterias, atacando sus componentes y contribuyendo al incremento de la permeabilidad que concluye en la ruptura celular (Wysok et al., 2006).

El efecto del tiempo de exposición a ozono fue significativo sobre la mortalidad (P < 0,001), la cual incrementó a medida que el tiempo aumentó, alcanzando los valores más altos y estadísticamente similares a los 45 (60,6%) y 60 minutos (66,6%) de exposición, mientras que el valor más bajo se presentó a los 10 minutos (24,2%) (Figura 3).

Figura 3. Mortalidad promedio (%) de adultos de L. serricorne por efecto de diferentes tiempos de exposición a ozono. Prueba LSD, comparación de rangos de medias (P < 0,01).

La interacción tiempo de exposición a ozono por condición de silo, también fue estadísticamente significativa (P < 0,001) y se observaron diferencias marcadas en la mortalidad a los diferentes períodos de exposición en los silos vacíos o con maíz, siendo los mayores valores de 95,2% y 38%, respectivamente. La mortalidad de L. serricorne alcanzó porcentajes estadísticamente similares a los 45 (85,6%) y 60 (95,2%) minutos de exposición a ozono en silos vacíos, lo que también ocurrió para los mismos períodos en silos con granos de maíz donde fue de 35,6% y 38%, respectivamente (Figura 4); sin embargo, el porcentaje más alto registrado en estos últimos, fue estadísticamente igual al obtenido en silos vacíos a los 10 minutos.

Figura 4. Mortalidad promedio (%) de adultos de L. serricorne por efecto de diferentes tiempos de exposición a ozono y la condición de silos (con maíz y vacíos). Prueba LSD, comparación de rangos de medias (P < 0,01).

La baja mortalidad de L. serricorne encontrada en silos con maíz, además de relacionarse con la presencia de los granos, puede asociarse con los períodos de exposición a ozono, los que pudieron ser insuficientes para que el gas cumpliera la fase de saturación descrita por Kells et al. (2001), siendo esta necesaria para que el gas se desplace libremente y tenga contacto con los insectos. La dinámica del ozono por medio de los granos puede variar en función de las diferencias en las características de los tipos de granos, sus espacios intergranarios, la temperatura y la humedad de la masa de granos, así como también de la concentración y la velocidad de flujo del gas (Kells et al., 2001; Hardin et al., 2010; Isjkber y Athanassiou, 2015). Al respecto, Dos Santos et al. (2007) y Alencar et al. (2011) indicaron que el maíz y maní, requirieron de 70 y 111 minutos, para saturarse de ozono en concentraciones de 100 ppm y 190 |*ig/L, respectivamente. De acuerdo a Kells et al. (2001), la reducción de la primera etapa de ozonificación es la clave para garantizar la eficacia del ozono como insecticida.

Keivanloo et al. (2014) lograron incrementar la mortalidad de Plodia interpunctella (Hubner) (Lepidoptera: Pyralidae) mediante el aumento de la concentración y los tiempos de exposición a ozono. Por su parte, Anandakumar et al. (2016) señalaron que el tiempo letal (LT₉₉) para adultos de L. serricorne se redujo en la medida que la dosis de ozono incrementó. Otros investigadores también han demostrado alta eficacia del ozono como insecticida, obteniendo mortalidades entre 50% y 100% para P. interpunctella, T. castaneum, S. zeamais, S. oryzae, Rhyzopertha dominica F. y O. surinamensis en tiempos de exposición que variaron desde 30 minutos hasta 96 horas, con concentraciones de ozono que oscilaron entre 5 y 195 ppm, sobre sustratos que incluyeron maíz, trigo y arroz (Kells et al., 2001; Sousa et al., 2006; Rozado et al., 2008; Bonjour et al., 2011; Keivanloo et al., 2014).

Conclusión

Los porcentajes de mortalidad obtenidos para el gorgojo del tabaco, demostraron la susceptibilidad de L. serricorne a la acción del ozono aplicado en silos con maíz y en silos vacíos, en condiciones de laboratorio. La concentración de ozono de 20 ppm produjo mortalidades que se incrementaron con el tiempo de exposición, y cuyos porcentajes fueron siempre mayores en silos vacíos que en aquellos con granos de maíz. En este sentido, se sugiere profundizar los estudios sobre la efectividad del ozono como alternativa ecológica para el control del gorgojo del cigarrillo en silos con productos almacenados y como técnica preventiva en silos vacíos.

Literatura Citada

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Fecha de Recepción: 16 Marzo, 2017. Fecha de Aceptación: 15 Abril, 2017.