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Comparación de métodos de determinación de nitrógeno y azufre en planta: implicancia en el diagnóstico de azufre en trigo

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The nitrogen and sulphur ratio (N:S) in plants is often used as a sulphur diagnostics tool in wheat. This ratio requires two different analyses results for its calculation, and thus involves two sources of analytical error. The objective of this work was to compare the accuracy and reliability of the Dumas dry combustion method for N and S determination in plant, compared to traditional methods of wet digestion, and its use as a sulphur diagnostics tool in wheat. The N and S determination was carried out in wheat plant samples from four experiments carried out in the 2006 growing season in the southwestern Buenos Aires province. A highly significant correlation was obtained between both methods (r = 0.99 and r = 0.74 for N and S, respectively). The quantity of N recuperated by the Dumas method was not significantly different to the Kjeldahl method, however, the reliability of the former was higher (low variability coefficient). The method of turbidimetry with wet digestion underestimated (20%) the sulphur concentration compared to the Dumas method. Moreover, the sulphur percent recovered from standard samples was 83 % and 96 % for the turbidimetry and Dumas methods, respectively. The underestimation of plant sulphur concentration by the turbidimetry method resulted in a low percentage of samples correctly diagnosed (25, 18.7 and 50% for Z22, Z24 and Z31, respectively). However, the percent of samples correctly diagnosed was high by the Dumas method (94, 94 and 100% for Z22, Z24 and Z31, respectively). The results of this work indicate that the reliability of the N:S ratio is limited by the S analysis accuracy. On the other hand, the N recovery for both methods was similar.
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DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO Y AZUFRE EN PLANTA
CI. SUELO (ARGENTINA) 26(2): 161-167, 2008
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COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO Y AZUFRE
EN PLANTA: IMPLICANCIA EN EL DIAGNÓSTICO DE AZUFRE EN TRIGO
1 Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)
2 Unidad Integrada FCA UNMDP-INTA EEA Balcarce
E-mail: hecheverr@balcarce.inta.gov.ar
RESUMEN
La relación nitrógeno (N): azufre (S) total es utilizada frecuentemente para el diagnóstico de deficiencias de S en trigo.
Para determinar este índice es necesario la realización de dos análisis diferentes, y por lo tanto, es afectada por dos
errores analíticos. El objetivo fue comparar la precisión del método de combustión seca de Dumas para la determinación
de N y S total en planta, respecto a los métodos tradicionales de digestión húmeda y su utilización en el diagnóstico
de S en trigo. La determinación de N y S se realizó en muestras de planta provenientes de cuatro experimentos de trigo
conducidos durante la campaña 2006 en el sudeste bonaerense. Se obtuvo una correlación significativa entre los métodos
utilizados (r = 0,99 y r = 0,74 para N y S, respectivamente). La cantidad de N recuperada por el método de Dumas no
difirió respecto del método de Kjeldahl, sin embargo, la precisión del primero fue superior (menores CV). Para S, se
determinó una subestimación del 20% en la concentración de S por el método turbidimétrico, respecto al método de
Dumas. Además, el porcentaje de S recuperado de una muestra estándar por el método turbidimétrico fue sólo del 83%,
mientras que por el método de Dumas la recuperación fue del 96%. La subestimación de la concentración de S en planta
se vió reflejada en un bajo porcentaje de muestras correctamente diagnosticadas (25, 18,7 y 50% para los estadios Z22,
Z24 y Z31, respectivamente). Sin embargo, cuando se empleó el método de Dumas, dicho porcentaje se incrementó
en forma considerable (94, 94 y 100% para los estadios Z22, Z24 y Z31, respectivamente). En síntesis, la baja re-
cuperación del S determinado por el método turbidimétrico afectó la estimación de la relación N:S para el diagnóstico
de S; por el contrario, el porcentaje de N recuperado por ambos métodos fue similar.
Palabras clave. Métodos de análisis vegetal, nitrógeno y azufre.
Recibido: 25/03/08
Aceptado:23/09/08
ABSTRACT
The nitrogen and sulphur ratio (N:S) in plants is often used as a sulphur diagnostics tool in wheat. This ratio requires
two different analyses results for its calculation, and thus involves two sources of analytical error. The objective of
this work was to compare the accuracy and reliability of the Dumas dry combustion method for N and S determination
in plant, compared to traditional methods of wet digestion, and its use as a sulphur diagnostics tool in wheat. The N
and S determination was carried out in wheat plant samples from four experiments carried out in the 2006 growing
season in the southwestern Buenos Aires province. A highly significant correlation was obtained between both methods
(r = 0.99 and r = 0.74 for N and S, respectively). The quantity of N recuperated by the Dumas method was not significantly
different to the Kjeldahl method, however, the reliability of the former was higher (low variability coefficient). The
method of turbidimetry with wet digestion underestimated (20%) the sulphur concentration compared to the Dumas
method. Moreover, the sulphur percent recovered from standard samples was 83 % and 96 % for the turbidimetry and
Dumas methods, respectively. The underestimation of plant sulphur concentration by the turbidimetry method resulted
in a low percentage of samples correctly diagnosed (25, 18.7 and 50% for Z22, Z24 and Z31, respectively). However,
the percent of samples correctly diagnosed was high by the Dumas method (94, 94 and 100% for Z22, Z24 and Z31,
respectively). The results of this work indicate that the reliability of the N:S ratio is limited by the S analysis accuracy.
On the other hand, the N recovery for both methods was similar.
Key words. Methods of plant analysis, nitrogen and sulphur.
NAHUEL I REUSSI CALVO 1; HERNÁN E ECHEVERRÍA 2 & HERNÁN SAINZ ROZAS 1,2
COMPARISON BETWEEN TWO PLANT NITROGEN AND SULPHUR DETERMINATION
METHODS: IMPACT ON WHEAT SULPHUR DIAGNOSTICS
INTRODUCCIÓN
Para el diagnóstico de las deficiencias de azufre (S)
en trigo, se han propuesto, entre otros, métodos basa-
dos en el análisis de muestras de material vegetal (Blake
Kalff et al., 2000; 2002). La ventaja de estos métodos, es
que el S determinado en material vegetal está relaciona-
do con la cantidad de S disponible para el cultivo al mo-
mento de muestreo (Melsted et al., 1969).
NAHUEL I REUSSI CALVO et al.
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Dentro de los métodos basados en el análisis de ma-
terial vegetal, la relación nitrógeno N:S en planta es la más
utilizada para el diagnóstico de deficiencias de S en trigo
(Rassmusen et al., 1977; Blake Kalff et al., 2002). Varios
autores han propuesto relaciones N:S críticas, tanto para
condiciones controladas (Freney et al., 1978) como a cam-
po (Blake Kalff et al., 2000). Sin embargo, un aspecto clave
a considerar, es que para la confección de esta relación
es necesario la realización de dos determinaciones ana-
líticas, y por lo tanto, la incorporación de dos errores (Jo-
nes, 1986). En base a lo mencionado, es necesario contar
con métodos precisos para la determinación de N y S total
en planta, de manera tal que los errores incorporados en
dicha relación, sean de baja magnitud y no afecten el diag-
nóstico de S para los cultivos.
La determinación tradicional de N en planta se basa
en la digestión de la muestra vegetal con ácido Sulfúrico
concentrado con o sin la presencia de un reductor (ácido
Salicílico), el que permite incluir o no las formas de N oxi-
dadas, básicamente nitratos. Finalizada la digestión, el
amonio producido es cuantificado por destilación y pos-
terior titulación, en forma manual o semiautomática (Wa-
linga et al., 1995). De manera análoga, la mayoría de los
métodos utilizados para la determinación de S total en
planta, se basan en una destrucción inicial de la materia
orgánica por digestión con una mezcla de ácidos, o en
el calcinado de la muestra en un horno de mufla y poste-
rior disolución de las cenizas en un ácido diluido (Blan-
char, 1986). Posteriormente, el S en solución puede de-
terminarse por inducción de plasma acoplado (ICP), por
colorimetría con azul de metileno, por turbidimetría con
la formación de sulfato de bario o con un cromatógrafo
de iones (Echeverría, 2005). Para Inglaterra, Crosland et
al. (1998) concluyeron que los métodos más utilizados
son ICP y turbidimétricos y que en general, los primeros
son de mayor precisión. En la Argentina, San Martín et
al. (1986) proponen, para la determinación de S total en
planta, la utilización de un método basado en una diges-
tión con acido nítrico y perclórico, con posterior detec-
ción turbidimétrica de S como sulfato de bario emplean-
do Tween 80 como estabilizador. Otro método que ha
surgido recientemente para la determinación de S total
en planta, es el análisis por combustión seca basado en
el método de Dumas (Kowalenko & Laerhoven, 1998;
Crosland et al., 2001). La muestra de planta es rápidamente
oxidada a altas temperaturas y el S es determinado por
detección infrarroja. También, el N puede analizarse por
este método, realizando una detección por termoconduc-
tividad (LECO, 2008). Las ventajas del método de Dumas
son su alta precisión, exactitud y corto tiempo de análisis
(Crosland et al., 2001; LECO, 2008).
Los objetivos de este trabajo fueron: 1.- comparar la
precisión del método de Dumas para la determinación de
N y S total en planta, respecto a los métodos tradiciona-
les, y 2.- evaluar el impacto de los mismos sobre el diag-
nóstico de S en trigo, basado en la relación N:S en planta.
MATERIALES Y MÉTODOS
La determinación del N total en planta se realizó por dos
metodologías. 1) Kjeldahl: digestión con ácido sulfúrico (Nelson
& Sommers, 1973) y posterior destilación y titulación con equipo
semiautomático (Tecator 1.030). 2) Método de Dumas: Combus-
tión de la muestra a altas temperaturas (950 °C) y posterior detección
por termoconductividad (LECO, 2008), para lo cual se utilizó un
analizador TruSpec CN. El equipo fue calibrado utilizando como
estándar una muestra de alfalfa con una concentración de 3,88
g N 100 g-1 muestra vegetal (LECO, 2008). Al igual que para N,
la determinación de la concentración de S total en planta se realizó
por dos metodologías. 1) digestión nítrica-perclórica (Shaw, 1959)
y posterior turbidimetría con BaCl2, utilizando Tween 80 como
estabilizador (San Martín et al., 1986). 2) Método de Dumas: para
este caso la combustión de la muestra fue a 1.350 °C y se utilizó
para la cuantificación del S un analizador LECO TruSpec S. Este
equipo fue calibrado empleando como estándar alfalfa con una con-
centración de 0,324 g S 100 g-1 muestra vegetal (LECO, 2008).
Las determinaciones de N y S total se realizaron en muestras
vegetales provenientes de cuatro experimentos de trigo condu-
cidos durante la campaña 2006-2007, en lotes con prolongada
historia agrícola del sudeste bonaerense bajo condiciones de se-
cano. El Sitio 1 se ubicó en el partido de Gral. Pueyrredon, mien-
tras que los Sitios 2, 3 y 4 en el partido de Balcarce. Para los Sitios
1 y 3 el cultivo antecesor fue Soja y el sistema de labranza utilizado
fue siembra directa, mientras que en los Sitios 2 y 4 el cultivo ante-
cesor fue girasol sembrado bajo labranza convencional. El tipo
de suelo, en todos los sitios experimentales, fue un complejo
Argiudol Típico fino, mixto, térmico y Paleudol Petrocálcico,
fino, ilítico, térmico, textura superficial franca. Los experimen-
tos se desarrollaron sin deficiencias de P y N, para lo cual se aplicaron
dosis de 30 kg P ha-1 y de 180 kg N ha-1, respectivamente. El diseño
experimental fue en bloques completos aleatorizados con tres
repeticiones y los tratamientos evaluados fueron cuatro dosis de
S (0, 5, 10 y 20 kg S ha-1), aplicadas al voleo a la siembra del cultivo
bajo la forma de sulfato de calcio (20% S, 16% Ca).
Al momento de la siembra del trigo se determinó, en todas
las unidades experimentales el contenido de N-NO3- y S-SO4= en
el perfil del suelo (0-20, 20-40 y 40-60 cm) y de carbono orgánico
(CO), P disponible y pH en superficie (0-20 cm). La concentra-
ción de N-NO3- se extrajo con KCl y se determinó por colorimetría
(Keeney & Nelson, 1982). El contenido de S-SO4= se extrajo con
Ca(H2PO4)2 (Islam & Bhuiyan, 1998) y se cuantificó por turbidi-
metría con BaCl2 y Tween 80 como estabilizador (Johnson, 1987).
El P disponible se extrajo por el método Bray & Kurtz (1945)
y se determinó por colorimetría según Murphy & Riley (1962),
mientras que el contenido de CO se determinó por el método de
Walkley & Black (1934) y el pH en relación 1:2,5 (suelo-agua).
En la Tabla 1 se presentan las propiedades químicas de los suelos
de cada Sitio.
Durante el ciclo del cultivo de trigo se llevaron a cabo muestreos
de plantas, en todas las unidades experimentales, para determinar
DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO Y AZUFRE EN PLANTA
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la concentración de N y S total. Los momentos de muestreo fueron
en los estadios 22, 24, 31 y 39 según Zadoks et al. (1974). En cada
muestreo se cortó la biomasa aérea de 1 m de longitud (0,573 m2)
a nivel del suelo de tres surcos al azar. Todo el material vegetal
recolectado se secó a 60 ºC en estufa hasta peso constante y una
fracción de las muestras fue molida (0,84 mm de malla) para
determinar N y S total en planta. En cada momento de muestreo,
se determinó la relación N:S mediante el cociente entre la con-
centración de N y de S total en planta.
Para determinar el número de muestras diagnosticadas de forma
correcta o incorrecta se utilizó la metodología de los cuadrantes
descripta por Cate & Nelson (1965). Para ello es necesario definir
la reducción en rendimiento relativo aceptable y el umbral critico
del índice de disponibilidad de S, que en este trabajo es la relación
de N:S en planta. Se definió como plantas deficientes a aquellas
que tenían un rendimiento inferior al 90% del máximo y como
relación N:S crítica 16:1 (Spencer & Freney, 1980; Blake Kalff,
2000). En función de lo mencionado quedan definidos cuatro
posibles cuadrantes: 1) plantas deficientes y diagnóstico correcto
(rendimiento menor al 90% del máximo y relaciones mayores al
nivel crítico); 2) plantas deficientes y diagnostico incorrecto
(rendimiento menor al 90% del máximo y relaciones menores al
nivel crítico); 3) plantas suficientes en S y diagnóstico correcto
(rendimiento mayor al 90% del máximo y relaciones menores al
nivel crítico) y por último 4) plantas suficientes en S pero el
diagnóstico es incorrecto (rendimiento mayor al 90% del máxi-
mo y relaciones mayores al nivel crítico). Los cuadrantes 1 y 3
se consideran positivos (diagnóstico correcto) y los 2 y 4 nega-
tivos (diagnóstico incorrecto).
A la cosecha se evaluó el rendimiento del cultivo mediante
el corte de plantas a nivel del suelo de 12 surcos al azar de 1m de
longitud (1,14 m2) y las espigas fueron desgranadas en una trilla-
dora estacionaria (Tabla 4). Se midió el contenido de humedad en
grano y el rendimiento se expresó al 14%. Se determinó la con-
centración de N y S total en grano mediante los métodos descriptos.
Además, se calculó el rendimiento relativo mediante el cociente
entre el rendimiento de cada tratamiento con respecto al trata-
miento con 20 kg S ha-1.
Se realizó el análisis de la varianza utilizando el procedimien-
to GLM incluido en las rutinas del programa Statical Analysis
System (SAS Institute, 1996). Cuando las diferencias entre tra-
tamientos fueron significativas se empleó el Test de la diferencia
mínima significativa (LSD), con un nivel de probabilidad de 0,05
(SAS Institute, 1996). Algunas variables fueron evaluadas por co-
rrelación y regresión, utilizando el procedimiento PROC CORR
y PROC REG incluido en las rutinas del programa Statical Analysis
System (SAS Institute, 1996). Además, se calculó el coeficiente
de variación (CV) entre los métodos propuestos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Figura 1, se muestra la relación entre los méto-
dos utilizados para la determinación de N y de S total en
planta. Para ambos nutrientes, se encontró una correla-
ción significativa entre métodos (Fig. 1). La cantidad de
N en planta que fue recuperada por el método de Dumas
no difirió significativamente respecto del método de
Kjeldahl (pendiente = 0,99; Figura 1a), lo cual se vio
reflejado en bajos CV entre métodos (menores al 6 %)
durante el ciclo del cultivo de trigo (Tabla 2). No obstan-
te, en general, el CV del método de Dumas fue inferior al
obtenido por Kjeldahl (Tabla 3). En línea con lo mencio-
nado, Croslam et al. (2001) obtuvieron una estrecha
relación entre el N determinado por el método de Dumas
y por el método de Kjeldahl, no obstante la precisión del
primero fue superior. Sin embargo, estos autores men-
cionan que para muestras provenientes de plantas con
altos contenidos de nitrato, la cantidad de N recuperado
por el método de Dumas es ligeramente superior a la de-
terminada por el método de Kjeldahl. Estas diferencias
podrían explicarse, porque la combustión del método de
Dumas permite evaluar todas las formas de N en planta,
mientras que por el método de Kjeldahl, se obtienen
solamente las formas de N reducidas. En esta experien-
cia, se obtuvieron ligeros aumentos en la concentración
de N en planta, cuando las muestras fueron analizadas
por el método de Dumas (Tabla 3). En general, los resul-
tados obtenidos sugieren que los contenidos de N no
proteico en las muestras de planta de trigo fueron bajos.
Tabla 1. Propiedades químicas del suelo en cada sitio experimental.
Table 1. Soil chemical properties at each experimental site.
Sitio 1 Sitio 2 Sitio 3 Sitio 4
pH (0-20 cm) 6,1 5,8 5,8 5,9
CO (mg g-1) (0-20 cm) 35 27,3 31,9 29,6
N-N03 (kg ha -1) (0-60 cm) 85,6 34,6 38,5 64,2
P (mg kg-1) (0-20 cm) 17,2 22,7 21,1 17,5
S-S04 (kg ha-1) (0-60 cm) 28,8 25,5 19,6 26,2
NAHUEL I REUSSI CALVO et al.
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y = 0.99x
r= 0.99*
02468
n=240
a
)
y = 1.20x
r = 0.74*
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
S (g 100g
-1
) por Dumas
n=240
b)
8
6
4
2
0
Figura 1. Relación entre el N determinado por el método de Dumas y por Kjeldahl (a), y relación entre el S determinado por el
método de Dumas y por Turbidimetría (b). * indica coeficiente de correlación significativo (P< 0,05).
Figure 1. Relationship between nitrogen determination by Dumas and Kjeldahl methods (a), and relationship between sulphur
determination by Dumas and Turbidimetry methods (b). *Coefficient correlation significative (P< 0.05)
Tabla 2. Coeficientes de variación (CV) ínter-métodos para N y S, en un sitio sin respuesta (1) y uno con respuesta
en rendimiento por el agregado de S (3). Z22, Z24, Z31 y Z39 estados de crecimiento según la escala de Zadoks
et al. (1974), respectivamente.
Table 2. Inter-methods coefficient of variation (CV) for total plant N and S, at a site without (1) and with response
to sulphur application (3). Wheat plants were sampled at Z22, Z24, Z31 and Z39. Growth stages were determined
according to Zadoks et al. (1974).
Momento del ciclo del cultivo: CV (%) ínter-métodos
Z22 Z24 Z31 Z39 Grano
Sitio Tratamiento N S N S N S N S N S
1 Testigo 1 20 0 39 2 14 3 08109
20S 1 40 0 32 1 17 4 10 4 07
3 Testigo 1 29 3 26 2 13 4 02310
20S 0 13 2 34 0 055 14108
Nitrógeno Azufre
Dumas Kjeldalh Dumas Turbidimetría
Sitio Tratamiento Media CV (%) Media CV (%) Media CV (%) Media CV (%)
1 Testigo 5,1 3,0 5,1 3,9 0,41 2,5 0,20 4,8
20S 5,2 1,8 5,2 3,0 0,43 1,0 0,24 6,8
3 Testigo 3,7 3,7 3,4 4,4 0,27 2,2 0,16 6,9
20S 4,0 1,4 3,9 3,8 0,35 2,6 0,22 3,5
Tabla 3. Valores medios (g 100 g-1) de nitrógeno y azufre total en planta y coeficientes de variación (CV), en un sitio sin respuesta
(1) y uno con respuesta en rendimiento (3) al agregado de S [9 repeticiones de cada material, para el estadio Z24 según la escala
Zadoks et al. (1974)].
Table 3. Mean (g 100 g-1) and Coefficient of Variation for total N and S analyses, at a site without response (1) and with response
(3) in yield for sulphur application [9 replicates of each material, for growth stage Z24 according to Zadoks et al. (1974)].
N (g 100 g-1) por Dumas
S (g 100g-1) por Dumas
02468
N (g 100 g-1) por Kjeldahl
y = 0,99x
r = 0,99*
n = 240
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
S (g 100 g-1) por Turbidimetría
y = 1,20x
r = 0,74*
n = 240
0,5
0,4
0,3
2
0,1
0,0
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60
90
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Rela ción N:S
Reendimiento relativo (%
)
Z22
S por Turbidimetría
+
-+
-
0
30
60
90
120
8 10121416182022242628
Rela ción N:S
Z22
S por Dumas
+
+-
-
0
30
60
90
120
8 10121416182022242628
Relación N:S
Z24
S por Dumas
+
+-
-
0
30
60
90
120
8 10121416182022242628
Relación N:S
Reendimiento relativo (%)
Z24
S por Turbidemetría
+-
+-
0
30
60
90
120
8 10121416182022242628
Rela ción N:S
Reendimiento relativo (%
)
Z31
S por Turbidimetría
+
-+
-
0
30
60
90
120
8 10121416182022242628
Rela ción N:S
Z31
S por Dumas
+
+-
-
Figura 2. Rendimiento relativo y relación N:S en planta para inicio (Z22), mediados de macollaje (Z24) e inicio de encañazón
(Z31), cuando el azufre fue determinado por el método de Dumas y por turbidimetría. La línea vertical indica el umbral crítico
de 16:1 propuesto por Spencer & Freney, (1980) y Blake Kalff et al. (2000), y la línea horizontal el 90 % del rendimiento máximo.
(+) = diagnóstico correcto y (-) = diagnóstico incorrecto.
Figure 2. Relative yield and N:S ratio for early (Z22), medium of tillering (Z24) and early elongation (Z31), when sulphur was
determination for Dumas and Turbidimetry methods. Vertical line correspond a N:S ratio of 16:1, value reported by Spencer
& Freney, (1980) and Blake Kalff et al. (2000) as thresholds of plant S deficiency. Oblique line correspond the 90 % of the maximum
yield. (+) = correct diagnostic; (-) = incorrect diagnostic.
Tratamiento Sitio 1 Sitio 2 Sitio 3 Sitio 4
00 S 6.708a (± 316) 3.545a (± 120) 4.396b (± 400) 3.099b (± 103)
05 S 6.630a (± 316) 3.607a (± 167) 5.885a (± 256) 3.901a (± 332)
10 S 6.572a (± 135) 3.619a (± 294) 5.966a (± 263) 3.949a (± 151)
20 S 6.788a (± 265) 3.858a (± 53)06.013a (± 226) 4.149a (± 419)
Tabla 4. Rendimiento del cultivo de trigo en cada sitio experimental.
Table 4. Wheat yield at each experimental site.
Valores en las columnas seguidos por la misma letra no difieren significativamente según el test de la mínima
diferencia significativa (LSD) al 5% de probabilidad. Valor medio ± desviación estándar.
Rendimiento relativo (%)Rendimiento relativo (%) Rendimiento relativo (%)
Rendimiento relativo (%) Rendimiento relativo (%) Rendimiento relativo (%)
Relación N:S Relación N:S
Relación N:S
Relación N:S
Relación N:S Relación N:S
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Finalmente, es válido mencionar que los tiempos de
análisis requeridos por el método de Dumas son signi-
ficativamente menores que para Kjeldahl y, además, no
requiere la digestión con ácido sulfúrico, por lo tanto,
considerando que ambos métodos permiten recuperar
similares cantidades de N en planta, el método de Dumas
representaría una alternativa promisoria para la determi-
nación rutinaria de N en planta, con el único inconvenien-
te del elevado costo del equipo y de los consumibles.
A diferencia de lo obtenido para N, se encontró que
el S determinado por el método turbidimétrico subestima
la concentración de S en planta en un 20%, respecto al
método de Dumas (Pendiente = 1,2; Figura 1b). Además,
la recuperación del estándar de S fue de sólo el 83% con
el método turbidimétrico, mientras que con el método de
Dumas fue del 96%. Crosland et al. (2001) informaron, para
algunos laboratorios de Europa, que el método turbi-
dimétrico e ICP subestiman el S recuperado respecto a
otros métodos. Según estos autores, el método de Dumas,
fue más exacto para cuantificar concentración de S del
estándar utilizado. En general, las diferencias obtenidas
entre métodos se vieron reflejadas en altos CV inter-
métodos a lo largo del ciclo del cultivo, independiente-
mente del sitio y del tratamiento considerado. No obs-
tante, para grano, los CV determinados fueron acepta-
bles (Tabla 2). Cuando se realizó un análisis por separa-
do, los CV obtenidos para el método de Dumas fueron
inferiores a los determinados para el método turbidi-
métrico (Tabla 3). Lo mencionado, indica que a pesar de
que con ambos métodos los CV fueron inferiores al 10%,
se evidencia que la precisión y la exactitud del método
de Dumas fueron superiores a la obtenida por el método
turbidimétrico. La subestimación de la concentración de
S del método turbidimétrico respecto al método de Du-
mas, podría explicarse por la baja estabilidad del núcleo
de turbidez, lo cual produce una menor recuperación del
S que está presente en la solución. Un aspecto a consi-
derar es que dado la baja concentración de S en planta,
para la determinación de dicho nutriente es necesario
contar con métodos más exactos y precisos que para N.
Las precipitaciones registradas durante el ciclo del
cultivo de trigo fueron de aproximadamente 420 mm en los
Sitios 1, 3 y 4, sin embrago, en el Sitio 2 fue de solo 314 mm.
El rendimiento promedio de los cultivos en los Sitios 1, 2,
3 y 4 fueron de 6.675, 3.657, 5.565 y 3.775 kg ha-1, respec-
tivamente. Para los Sitios 3 y 4, se encontraron diferencias
significativas en el rendimiento por el agregado de S,
siendo la magnitud de la respuesta de 37 y 34%, respec-
tivamente, con la dosis de 20 kg S ha-1 (Tabla 4). La ele-
vada respuesta al agregado de S se explicaría por la baja
disponibilidad de S en el suelo a la siembra del cultivo
y los bajos contenidos de CO (Tabla 1), los cuales son
característicos de lotes con prolongada historia agrícola
del sudeste bonaerense (Studdert & Echeverría, 2000).
Beaton & Soper (1986), determinaron una disponibilidad
de S crítica de 36 kg ha-1 (0-60 cm), lo cual explicaría en gran
parte los resultados obtenidos en esta experiencia. Ade-
más, para el sudeste bonaerense y en años normales,
Reussi Calvo et al. (2006) obtuvieron similares niveles
críticos en trigo. Si bien en el Sitio 1 la disponibilidad de
S a la siembra fue similar a la de los otros sitios (28,8 kg S
ha-1 de 0-60 cm, Tabla 1), el elevado contenido de CO ex-
plicaría la falta de respuesta al agregado de S (35 mg g-1 de
MO, Tablas 1 y 4). En el Sitio 2 no se determinaron incre-
mentos en rendimiento probablemente debido a la baja
disponibilidad hídrica durante el período crítico del culti-
vo (37 mm, desde 20 días antes hasta 10 días después de
antesis). Los valores de respuesta encontrados en los sitios
3 y 4 se ubican dentro del rango reportado para trigos
invernales (desde 4 al 81%) (Zhao et al., 2002).
En la Figura 2, se muestra el efecto del método emplea-
do para la determinación de la concentración de S total
en planta, sobre el diagnóstico de S en trigo en base a la
relación N:S, Cuando se utilizó el método turbidimétrico,
se determinó mediante el conteo de puntos en los cua-
drantes positivos (Cate & Nelson, 1965) un 25, 18,7 y un
50% de muestras correctamente diagnosticadas para los
estadios Z22, Z24 y Z31, respectivamente. Esto indica que
la subestimación de la concentración de S que cuantifica
el método turbidimétrico, produjo un incremento en la
relación N:S, y por lo tanto, un alto porcentaje de mues-
tras mal diagnosticadas (Fig. 2). En línea con lo mencio-
nado, Croslam et al. (2001) determinaron que la subes-
timación de la concentración de S en planta realizada por
varios métodos, entre ellos el turbidimétrico, produce un
incremento en el número de muestras mal diagnostica-
das. De manera contraria, cuando en esta experiencia se
empleó el método de Dumas para determinar la concen-
tración de S total en planta, se determinó un 94% de
muestras correctamente diagnosticadas para los estadios
Z22 y Z24, y un 100% para el estadio Z31 (Fig. 2). Lo
mencionado, remarca la importancia de trabajar con
métodos de elevada precisión y exactitud, particularmen-
te, en situaciones en las cuales los valores obtenidos de
los mismos son utilizados para la confección de índices
de disponibilidad de nutrientes.
CONCLUSIONES
1.- El porcentaje de N recuperado por el método de Dumas
fue similar al determinado por el método de Kjeldahl,
no obstante, el método turbidimétrico subestima la
concentración de S total en planta, respecto al méto-
do de Dumas.
DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO Y AZUFRE EN PLANTA
CI. SUELO (ARGENTINA) 26(2): 161-167, 2008
167
2.- La baja recuperación del S determinado por el mé-
todo turbidimétrico, afectó la relación N:S y por con-
siguiente, el diagnóstico de la deficiencia de S en
trigo.
A pesar del mayor costo del equipo, por la mayor
precisión y el menor tiempo de análisis, el método
de Dumas representa una muy buena alternativa
para ser utilizado rutinariamente en la determinación
de la concentración de N y S en planta.
AGRADECIMIENTOS
Al Sr. Paulo Alday de INTA Paraná por su colaboración
en la puesta a punto del TruSpec CN y TruSpec S.
Este trabajo fue financiado por el PE INTA 5656, y por
el proyecto AGR213 de la UNMP.
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... The protein profile was determined using the Dumas method (Reussi-Calvo et al., 2008). The antioxidant activity was determined using the methodology of DPPH (Xu et al., 2007). ...
... The determination of protein through the Dumas method suggested by Reussi-Calvo et al. (2008) was used. First, a sample capsule with 3 µg of nickel was taken and 9 µg of vanadium pentoxide were added. ...
Article
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The objective of the present study was to characterize the contribution of essential and non-essential amino acids, protein, iron (Fe), and zinc (Zn) concentration, and antioxidant activity of the main bean varieties produced and consumed in Mexico. 23 varieties of beans were selected, and their amino acid profile, Fe and Zn concentration, protein and antioxidant activity were evaluated. The data obtained were subjected to an analysis of variance, test of separation of means and a correlation analysis. The results obtained indicate that the beans analyzed are an excellent source of essential amino acids (Histidine, threonine, valine, methionine, lysine, isoleucine, leucine and phenylalanine) and non-essential amino acids (Aspartic acid, serine, glutamic acid, glycine, alanine, proline, cysteine, tyrosine and arginine). The most prominent amino acids in Mexican bean varieties were: Glutamic acid, proline, aspartic acid, serine, lysine, and leucine. Regarding antioxidant activity, the most outstanding concentrations ranged from 91.18 to 96.76% inhibition. The bean varieties with the highest accumulation of amino acids, proteins, Fe, Zn and antioxidant activity were: 1) Black-eyed (23); 2) Peruvian (154); 3) Flor de Junio (150); 4) Pinto Saltillo (155). Finally, it was found that the common bean (Phaseolus vulgaris L.) is an excellent vehicle for the biofortification of Fe and Zn, which can contribute significantly to combat malnutrition problems and health of vulnerable communities in the urban and rural sectors of Mexico, as well as in the developing countries of the world.
... Protein content determination To quantify protein concentration, the Flash 2000 Organic Elemental Analyzer (Thermo Scientific® Corporation, Cambridge, UK) was used, whose procedure is based on the Dumas method proposed by Reussi-Calvo et al. (2008). First, a tin capsule was taken and placed on a microbalance (Mettler Toledo®, Columbus, Ohio, USA), then 9 µg of vanadium pentoxide and 3 µg of the bean sample were weighed. ...
... C, H, S and N organic compounds determination C, H, S and N were determined by the Dumas method proposed by Reussi-Calvo et al. (2008). First, a tin capsule was taken and placed on a microbalance (Mettler Toledo®, Columbus, Ohio, USA). ...
Article
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Common bean is considered one of the most important legumes in the world. It is the main source of protein, calories, B vitamins, minerals, polyphenols and other elements, which collectively give it a high nutraceutical value. In Mexico a great agrobiodiversity exists in the production of this grain, which implies the need to generate information regarding its nutritional quality as a tool to apply future genetic improvement programs. The purpose of this study was to characterize the antioxidant capacity (AC) and nutraceutical content of six bean varieties produced in Morelos State, Mexico. Grain morphometric characteristics, color (L, a*, b* chroma and °hue), nutritional quality, AC (DPPH), nutraceutical compounds content, micro and macro nutrients were determined. A significant effect (p < 0.05) of variety on almost all the variables evaluated except for phytic acid, P, K, Ca, C, S and H was observed. Lower lightness was obtained in varieties with darker colors such as ‘Negro’/102 (24.96), ‘Negro’/104 (26.85) and ‘Sangre de Toro’ (32.41) and higher lightness in lighter colored varieties such as ‘Peruano’ bean (69.21), ‘Pinto’ (65.94) and ‘Flor de Mayo’ (50.14). Nutritional and nutraceutical quality of the latter genotype stood out, as it had the highest crude fiber content (5.71 %), total phenols (4.24 mg GAE g-1), flavonoids (1.99 mg CE g-1), AC (96.76% Inhibition), and a high protein content (23.29%). Results also exhibited significant correlation (p < 0.05) between total phenols and flavonoids with AC. It is concluded that the nutritional characterization carried out on bean varieties from important producing areas in Mexico provide a valuable database for genotype selection with high functional and nutritional character, either to be grown for direct consumption, future biofortification or breeding programs.
... Estrada-Domínguez, Márquez-Quiroz, de la Cruz-Lázaro, Osorio-Osorio, and Sánchez-Chávez (2018) state that 61 mg•kg -1 are established as a critical level of Zn in plants to make it sufficient in human nutrition. The required Zn intake in the human diet is 11 mg per day, and cooked beans provide only 1.4 mg (Rodríguez-Castillo & Fernández-Rojas, 2003). This nutrient is essential in more than 300 enzymes, which are involved in all important biochemical reactions in the human body. ...
... Por lo tanto, los resultados obtenidos en este estudio, considerando que se trata de un cultivo de temporal, muestran un efecto del manejo de la fertilización.Estrada-Domínguez, Márquez-Quiroz, de la Cruz-Lázaro, Osorio-Osorio, y Sánchez-Chávez (2018) mencionan que 61 mg•kg -1 están establecidos como nivel crítico de Zn en las plantas para que sea suficiente en la nutrición humana. La ingesta requerida de Zn en la dieta humana es de 11 mg por día, y el frijol cocido aporta únicamente 1.4 mg(Rodríguez-Castillo & Fernández-Rojas, 2003). Este nutriente es esencial en más de 300 enzimas, las cuales participan en todas las reacciones bioquímicas importantes del cuerpo humano. ...
Article
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Fertilization offers a way to counteract micronutrient deficiencies and achieve a higher mineral content in plants. The objective of this study was to evaluate the response to fertilization management in ‘Pinto Centauro’ beans, as well as its impact on yield, nutritional quality and profitability index. The study was conducted during the spring-summer 2017 growing season in a rainfed ‘Pinto Centauro’ bean crop in the municipality of Cusihuiriachi, Chihuahua, Mexico. A randomized complete block experimental design was used with three fertilization management schemes: control FM1 (N, P and K, with 41, 46 and 22 kg·ha-1, respectively), fertilization FM2 (N, P, K, S and Zn, with 41, 46, 22, 12 and 1 kg·ha-1, respectively) and fertilization FM3 (N, P, K, S and Zn, with 45, 60, 22, 22 and 1.5 kg·ha-1, respectively). Yield, nutritional quality (physicochemical properties and mineral content) and profitability were evaluated. The results obtained were statistically significant. FM3 fertilization increased yield by 46.26 %. In terms of nutritional quality, the highest concentrations were 8.35 % protein, 74 % phosphorus, 16.3 % iron and 39.77 % zinc. The profitability index was higher (55 %) with the FM3 treatment, compared to the control. Fertilization improved bean productivity and quality under rainfed conditions, making it a viable and sustainable strategy in semi-arid bean producing regions in Mexico and the world.
... El contenido de proteína se determinó con el método Dumas (Calvo et al. 2008), el contenido de fibra cruda se determinó de acuerdo a la NOM-F-90-S-1978, el contenido de grasa se determinó con el método Goldfish de acuerdo a la NMX-F-427-1982. ...
Article
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Selenium (Se) is an essential micronutrient for humansand its deficiency affects 15% of the world’s population. Agronomic biofor-tification improves the biosynthesis of bioactive compounds and promotestheir bioaccumulation. In the present work, the effect of foliar applicationof Se on yield, biosynthesis of bioactive compounds and accumulationin lettuce (Lactuca sativaL.) cv “Parris Island cos”. was evaluated. Fivetreatments were used: 0, 10, 20, 40 and 60μM L−1. Biofortification with thebiosynthesis of phytochemical compounds and their concentration in lettuceleaves was positively modified, without affecting the yield. Se foliar sprayingis an alternative to increase the biosynthesis of phytochemical compoundsand increase the concentration of this element in lettuce with the possibilityof improving public health with its consumption.
... The protein content was determined with the Dumas method [30] by placing 3 µg of each sample in nickel capsules, to which 9 µg of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) was added and then introduced into the Flash 2000 kit (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA). The protein concentration was expressed as a percentage (%). ...
Article
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Zinc intake deficiency is a public health problem and increasing the nutrient's content in the edible parts of plants can help mitigate it. The objective of this work was to determine the effect of the edaphic and foliar application of zinc sulphate on the nutrient content, bioactive compounds, and antioxidant capacity of cowpea beans (Vigna unguiculata L. Walpers). A sample of 100 grains was taken, and the length, width, thickness, weight, ash content, fat, humidity, fibers, carbohydrates, protein, energy, macro-and micro-nutrients, total phenols, flavonoids, anthocyanins, and antioxidant capacity were determined. The 0.250 g edaphic-12.5 mM foliar dose produced grains of a greater weight and size. All of the edaphic and foliar doses increased the grain zinc content, and the highest value was found with the 0.125 g edaphic-50.0 mM foliar dose. The total phenols increased with 12.5 g of edaphic zinc, while phenols, flavonoids, and the antioxidant capacity increased with 50.0 mM foliar zinc. The edaphic and foliar application of zinc sulphate increased the grain weight and size, zinc content, total phenols, and antioxidant capacity. Therefore, edaphic and foliar zinc biofortification enriches this nutrient in cowpea grains, and could reduce micronutrient malnutrition in the urban and rural communities of Mexico.
... Analysis were performed in triplicate, and the test results were expressed as percentage by weight for each element compared with a known standard, which works under the Dumas method. [15] Volatile compounds ...
Article
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Pomegranate is known for high concentration of antioxidant phenolics contained in its seeds, and peel, and is considered “healthy” due to its nutritional content and biological actions. The aim of this study was to determine the nutritional quality, volatile and phenolic antioxidants in the juice, peel and seeds of pomegranate from two different regions of Mexico. The pomegranate variety Wonderful of the 2016 cycle, obtained from the Coyame and Cuauhtémoc regions of the state of Chihuahua, Mexico, were used to characterize the total phenolic content, antioxidant activity, nutritional quality and volatile compounds. Significant differences were found in evaluated parameters between the two regions. Pomegranates from Coyame region, had high amounts of antioxidant, phenol, flavonoid, anthocyanin and mineral. On the other hand, pomegranates from the Cuauhtémoc region had high amounts of protein, organic elements, and volatile compounds (alcohols, esters and aldehydes). Within these groups, the most abundant compounds were hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, hexanal, 4-Terpineol, α-Terpineol, and 2-Ethyl-1-hexanol. In the peel, high concentration of color, phenols, flavonoids, and antioxidants were observed. The extract of pomegranate juice had 59% anthocyanin content. The seeds had the highest mineral content. These results provide relevant information about the chemical properties of the pomegranate.
... The protein determination by the Dumas method proposed by Calvo et al. [17] was used. First, a sample capsule with 3 µg nickel was taken and added 9 µg of vanadium pentoxide. ...
Article
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The aim of the current study is to characterize the bean varieties produced in the State of Oaxaca (Mexico) with the purpose of selecting varieties with the potential of being biofortified with micronutrients. Eleven bean varieties representative of the State of Oaxaca (Mexico) were harvested, the color was characterized and the physicochemical analysis, mineral content, antioxidant capacity, reducing power, and bioactive compounds were determined. Data obtained were subjected to a variance analysis for the difference between the means of the bean varieties studied through the 95% Tukey test. The results obtained show the significant difference was found among the 11 bean varieties harvested in Oaxaca (México). The analysis found five outstanding varieties with a larger quantity of favorable characteristics on the iron, zinc, protein content, antioxidant capacity and reducing power. The outstanding varieties relating Fe and Zn content were Michigan for Fe 67.4 ppm, Sangre de Toro 62.4 ppm, which showed the larger content of antioxidant capacity (82.12%) scavenging activity and Biche for Zn 34.7 ppm. The variety with a larger quantity of protein (26.66%) was Biche bean, followed by the Peruano bean with 24.91% of protein. The variety with larger content of reducing power 0.16% was Blanco Michigan bean. Lastly, it is also remarkable that such outstanding bean varieties are important to include in a biofortification program with micro-nutrients to improve the food safety and the nutrition in vulnerable communities of the urban and rural sector of Oaxaca (Mexico).
... The chroma and hue were calculated using the following formulas [37]: Here, 3 µg of the sample were weighted in a nickel capsule, adding 9 µg of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ). The mixture was then introduced in the Flash 2000 device (Thermo Scientific, Cambridge, UK), which works according to the Dumas method [38]. Concentrations are shown as a percentage. ...
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The common bean is a good source of protein and bioactive substances giving it a large antioxidant capacity. The extensive variability of bean genotypes creates the need to characterize them with regard to their nutritional value as a tool in biofortification programs. The purpose of this study was to obtain the antioxidant capacity and phytonutrient content both in the seed coat and the cotyledon of 12 common bean varieties from different regions in Mexico. In the case of the whole seed, lightness (L*), a* (red-purple) and b* (yellow-purple) color coordinates were determined, as well as the chroma and hue angle. In the case of the seed coat and the cotyledon, the protein content, the phytonutrient content and the antioxidant capacity (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)) were evaluated. A significant difference was observed (p ≤ 0.05) among bean varieties and between seed coat and cotyledon in all variables evaluated. Cotyledon showed a higher content of protein, H, Ni, Zn, Cu, N, P, K S and Mn, while the seed coat showed a higher content of Fe, Ca and Mg and a greater antioxidant capacity (59.99%). The Higuera Azufrado bean variety stood out as having a higher content of N, S and protein. We have concluded that the nutritional characterization performed on Mexican bean varieties represents a valuable tool for genetic enhancement programs and crop biofortification strategies.
... Para el análisis elemental de C, H, N, S se usó helio y O 2 como gas de arrastre; para calibrar el equipo se utilizaron estándares de composición conocida (valores certificados (% p/p): carbono 41,81, hidrógeno 4,72, nitrógeno 16,24 y azufre 18,68) (Thermo Scientific, Cambridge, UK). Los análisis se realizaron por triplicado y el resultado del ensayo se expresó en porcentaje en peso para cada elemento, comparados con el valor de un estándar conocido, el cual trabaja bajo el método Dumas (Reussi-Calvo et al., 2008). ...
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Bell pepper is very susceptible to Phytophthora capsici, therefore the use of rootstocks can be useful to reduce the incidence of root diseases and to increase and improve fruit quality and its chemical composition. The objective of the present study was to evaluate the effect of commercial rootstock “Terrano” on the quality and the accumulation of organic elements in the leaf, peduncle, and pulp of bell pepper (Capsicum annuum L.). The work was carried out in a mesh shade system in Delicias, Chihuahua, Mexico during the production cycle of 2012, with an experimental 2x2 factorial design in a randomized complete block design where the a) factor was the cultivar: Fascinato and Janette, while factor b) was the use of rootstock “Terrano” (grafted and ungrafted), giving four treatments: Fascinato/Terrano, Fascinato/ungrafted, Janette/Terrano, and Janette/ungrafted. The accumulation of organic elements: nitrogen (N), sulfur (S), hydrogen (H), carbon (C), proteins, as well as the quality of bell pepper (firmness, color, and weight) were evaluated. The results indicate that there were statistically significant differences due to the effect of the rootstock on the studied cultivars (Fascinato and Janette), where the rootstock “Terrano” increased the accumulation of organic elements: N, S, and protein in leaf and pulp of the cultivar Janette; in addition, the weight of the fruit increased. The use of commercial rootstock “Terrano” could be a viable technique to improve the accumulation of organic elements as well as the quality of bell pepper in cultivars Fascinato and Janette.
... Se tomaron en una cápsula de níquel 3 g de muestra y se adicionó 9 g de pentaóxido de vanadio (V2O5). Posteriormente, se introdujeron en el equipo Flash 2000 (Thermo Scientific), el cual trabaja bajo el método Dumas (Calvo et al., 2008). La concentración de nitrógeno y proteína se expresaron en porcentaje. ...
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Introduction: The common bean is the most important legume for human consumption in the world, is an important source of protein, calories, vitamins B and minerals. So the aim of the research was to study the physicochemical properties and nutritional quality in the main varieties of beans consumed and produced in Mexico, in order to meet their nutritional benefits to the consumer. Method: Six commercial bean varieties were selected: Bayo, Negro, Peruano, Flor de Mayo, Alubia and Pinto, as well as a variety of green bean (cv. Strike). These varieties were determined physicochemical properties, C, H and N by means of the Flash 2000 Elemental Organic Analyzer. The determination of Cu, Fe, Zn, Ni, Na, K, Ca and Mg was determined by atomic absorption spectrophotometry and the P was terminated by spectrophotometry and amoveno-molybdate metavandate-molybdate. Results: Significant differences were found in the physicochemical properties, as well as in the macro and micronutrient contents in the different bean varieties studied. In general, the green beans excelled in the physicochemical properties, micronutrient and macronutrient content in relation to the bean varieties in grain. Discussion or Conclusion: The bean seed showed the highest concentrations in protein, N, P, K, Mg, Fe and Zn, whereas the bean varieties studied were in fiber (Alubia), protein (Pinto and Bayo), Fe (Flor de Mayo). Finally, it should be noted that the variety of beans studied that presented a low contribution in protein, N, Mg and Ca content was the Peruano variety. Finally, it is concluded that beans are a great benefit to the consumer by the contribution of proteins, carbohydrates, fiber and minerals. It also has the potential to be used in a micronutrient biofortification program to improve its nutritional quality.
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A single solution reagent is described for the determination of phosphorus in sea water. It consists of an acidified solution of ammonium molybdate containing ascorbic acid and a small amount of antimony. This reagent reacts rapidly with phosphate ion yielding a blue-purple compound which contains antimony and phosphorus in a 1:1 atomic ratio. The complex is very stable and obeys Beer's law up to a phosphate concentration of at least 2 μg/ml.The sensitivity of the procedure is comparable with that of the stannous chloride method. The salt error is less than 1 %.