Agronomía Costarricense 49 (2025) 4599
Artículo científico
Efecto de la inoculación con Rhizobium spp. en el perfil de polifenoles del grano de frijol (Phaseolus vulgaris L.)
Kenneth Segura-Hidalgo1/*, Andrea Irias-Mata2, Marcela Dumani-Echandi3, Lidieth Uribe-Lorío4
*Autor para correspondencia. Correo electrónico: kenneth.segurahidalgo@ucr.ac.cr
1Universidad de Costa Rica, Centro de Investigaciones Agronómicas, San Pedro de Montes de Oca, 11503-2060 San Pedro,
Costa Rica. 
2Universidad de Costa Rica, Centro de Investigaciones en Granos y
Semillas (CIGRAS), San Pedro de Montes de Oca, 11503-2060 San Pedro, Costa Rica
3Universidad de Costa Rica, Escuela de Nutrición, San Pedro de
Montes de Oca, 11503-2060 San Pedro, Costa Rica. 
4Universidad de Costa Rica, Facultad de
Agronomía, Centro de Investigaciones Agronómicas, San José, Costa Rica.
DOI: https://doi.org/10.15517/0qb5h940
Recibido el 22 de octubre del 2025; Aceptado el 17 de diciembre del 2025.
Resumen
Introducción. La simbiosis de Rhizobium spp., con el frijol aporta grandes beneficios a la planta y a la producción en general. Sin embargo, la investigación se ha centrado en la fijación biológica de nitrógeno y poco se ha estudiado acerca de la modificación del perfil nutricional que pueda tener el grano como consecuencia de la simbiosis. Objetivo. Evaluar el impacto de la inoculación con dos cepas de Rhizobium spp., sobre la concentración de polifenoles en granos de dos variedades de frijol (Phaseolus vulgaris L.) Cabécar (rojo) y Guaymí (negro). Materiales y métodos. El experimento se realizó en invernadero (CIA), utilizando suelo autolavado y cinco tratamientos: T1 (CIAT899), T2 (CR4019B), T3 (CIAT899 + CR4019B), T4 (urea) y T5 (testigo). Las plantas se inocularon al momento de la siembra (10⁸ UFC mL-1) y se analizaron los polifenoles mediante Cromatografía Líquida de Ultra Alta Resolución en el CIGRAS, además se cuantificó el contenido de proteína y de saponinas del grano, así como su tiempo de imbibición. Resultados. Los resultados muestran diferencias como resultado de la inoculación en las fracciones solubles e insolubles de polifenoles. En la variedad Cabécar, el T2 (CR4019B) mostró mayor concentración de polifenoles solubles que el T4 (urea) (p < 0,05), mientras que los tratamientos inoculados presentaron menor concentración de polifenoles insolubles respecto al mismo control. La relación de polifenoles solubles / insolubles fue significativamente mayor en T2 que en T4, sugiriendo que Rhizobium spp. modifica el perfil de polifenoles en el grano. Conclusión. La inoculación con Rhizobium spp., parece modificar el perfil de polifenoles del grano de frijol al aumentar la concentración de polifenoles solubles y mejorar la relación entre las fracciones. El uso de bacterias como Rhizobium representa una herramienta que modula el desarrollo de actividades agrícolas con técnicas ambientalmente sostenibles.
Palabras clave: Rhizobium; polifenoles totales; frijol; antioxidantes; proteína; imbibición.
Scientific article
Abstract
Effect of Rhizobium spp. inoculation on the polyphenol profile of common bean (Phaseolus vulgaris L.) grains
Introduction. Symbiosis between Rhizobium spp. and common bean (Phaseolus vulgaris L.) enhances plant growth and productivity; however, its effects on grain nutritional quality have received limited attention. Objective. To evaluate the effect of inoculation with two Rhizobium spp. strains on the polyphenol content of grains from two common bean varieties, Cabécar (red) and Guaymí (black). Materials and methods. A greenhouse experiment was conducted at CIA using autoclaved soil and five treatments: CIAT899, CR4019B, CIAT899 + CR4019B, urea, and a non-inoculated control. Plants were inoculated at sowing (10⁸ CFU mL⁻¹). Soluble and insoluble polyphenols were quantified by ultra-high-performance liquid chromatography at CIGRAS. Grain protein and saponin contents and imbibition time were also determined. Results. Inoculation significantly affected polyphenol fractions. In the Cabécar variety, CR4019B increased soluble polyphenol concentration compared with urea (p < 0.05), while inoculated treatments showed lower insoluble polyphenol levels relative to the same control. The soluble-to-insoluble polyphenol ratio was significantly higher under CR4019B, indicating that Rhizobium spp. modified the grain polyphenol profile. Conclusion. Rhizobium spp. inoculation alters the polyphenol profile of common bean grains by increasing soluble polyphenols and improving the balance between polyphenol fractions, highlighting its potential as a sustainable agronomic strategy.
Keywords: Rhizobium; total polyphenols; common beans; antioxidants; protein; imbibition.
Introducción
La producción de frijol en Costa Rica para el año 2024 llegó a las 11 050 toneladas métricas, con un área sembrada estimada en 14 662, un rendimiento de 0,70 t ha-1 (CNP 2025) y esto representa para la población un importante aporte nutricional de aminoácidos esenciales, fibra, vitaminas, antioxidantes (Dumani 2021), y un contenido de proteína que va del 16 hasta el 27% en algunos casos (Mencía Guevara et al. 2021).
Además, aportan compuestos bioactivos como los polifenoles con marcados beneficios para la salud (Ulloa et al. 2011), en especial su capacidad antioxidante cuya relevancia fisiológica radica la neutralización de radicales libres y la mitigación del estrés oxidativo, mecanismos que se encuentran asociados a la prevención de enfermedades crónicas (Mojica et al. 2015). Químicamente se definen como metabolitos secundarios vegetales caracterizados por poseer al menos un anillo aromático en su estructura (Watson 2018).
Estos compuestos, pueden ser estimulados mediante la aplicación de inoculantes microbianos (Sánchez et al. 2022), en leguminosas, particularmente en Vicia fava L., la concentración de polifenoles totales fue estimulado por la inoculación con Rhizobium spp. (Abdelkhalek et al. 2022, Amalfitano et al. 2018, Mandal et al. 2009), resultados similares se encontraron en maní Arachis hypogaea L. (Chakraborty et al. 2008), en donde se incrementó significativamente la concentración de polifenoles tanto en las raíces cómo en los brotes (Charitha Devi y Reddy 2002). Investigaciones recientes ofrecen evidencia de que las bacterias del área de la rizosfera pueden modular cambios en la ruta de la biosíntesis de los compuestos fenólicos (Kisiel et al. 2024).
En frijol común la información referente al efecto de un inoculante microbiano sobre la concentración de polifenoles en el grano es limitada. Por lo que, el objetivo de esta investigación fue evaluar el impacto de la inoculación con Rhizobium spp. sobre la calidad del grano de frijol, mediante la cuantificación de la concentración de polifenoles, el contenido de proteína, la capacidad de imbibición y la concentración de saponinas en las variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) Cabécar y Guaymí.
Materiales y métodos
La investigación se llevó a cabo en el invernadero del Laboratorio de Microbiología Agrícola (LMA) del Centro de Investigaciones Agronómicas (CIA) y en el laboratorio de biotecnología del Centro para Investigaciones en Granos y Semillas (CIGRAS). Se utilizaron las variedades de frijol Cabécar de testa roja y Guaymí de testa negra. Las cepas de Rhizobium spp., se tomaron de la colección del Laboratorio de Microbiología Agrícola (LMA). Las semillas de frijol se colocaron en macetas de 5 L con suelo autoclavado dos veces a 121 °C durante 1 h y posteriormente fueron inoculadas con 10 mL de una suspensión de bacterias 108 UFC mL-1 de Rhizobium spp., CIAT899 y CR4019B en cinco tratamientos:
- 1 (Cepa CIAT899).
- 2 (Cepa CR4019B).
- 3 (Cepa CIAT899 + Cepa CR4019B).
- 4 (Testigo fertilizado con Urea).
- 5 (Testigo absoluto).
Cada maceta corresponde a una unidad experimental y fueron dispuestas en el invernadero completamente al azar con cuatro repeticiones cada tratamiento. Al tratamiento fertilizado con Urea se le aplicó una dosis de 150 kg∙ha-1, todos los tratamientos recibieron una dosis de K2O5 a razón de 70 kg∙Ha-1 de K2O (Acuña y Castro 1996) y de P2O5 a razón de 100 kg∙Ha-1 (Acuña y Uribe 1996). Las plantas se llevaron a cosecha y las vainas se dejaron secar en la planta.
La concentración polifenoles totales se determinó en el laboratorio de biotecnología del CIGRAS de acuerdo con la metodología de Lux et al. (2020). Se determinaron dos fracciones solubles e insolubles, para la extracción de polifenoles solubles o libres se procedió a moler las muestras de granos de frijol en un molino eléctrico hasta obtener un polvo fino. Se pesaron 100 mg de frijol en un tubo de ensayo y se le adicionó 3 mL de metanol (80% v v-1), se homogenizó la suspensión y se llevó a la centrífuga a 1718x g por 10 minutos a una temperatura de 10°C. El sobrenadante fue recolectado y la extracción se repitió tres veces con 2 mL de metanol (80% v v-1). El total de los sobrenadantes recolectados se evaporó al vacío.
Para la determinación de los polifenoles insolubles o ligados a la membrana celular, la matriz resultante del paso anterior se suspendió en 2 mL de NaOH (2 mol L-1) y se llevó a agitación por 4 horas a 20°C. Posteriormente se acidificó la solución con HCl (6 mol L-1) hasta obtener un pH cercano a 2 y se le añadieron 2 mL de agua ultrapura. Luego se procedió a realizar la extracción líquido-líquido con 3 mL de acetato de etilo y se llevó a la centrífuga a 1718xg por 3 minutos a 10°C y se recolectaron los sobrenadantes. El proceso se repitió dos veces más con 2 mL de acetato de etilo y se evaporó al vacío.
Las muestras fueron analizadas mediante cromatografía líquida UHPLC (Ultra-High Performance Liquid Chromatography - UHPLC-MS/MS - Ultimate 3000 TSQ Endura, series TQH-E1-0288, Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, USA). La separación de los compuestos en fase reversa se realizó mediante una columna C18 (Acquity UPLC CSH, 1,7 μm, 100 × 2,1 mm) y como eluyentes una disolución acuosa de ácido acético (7,5 mL, eluyente A) y acetonitrilo (eluyente B) a un flujo de 0,25 mL minuto-1. Los polifenoles fueron identificados con base en su masa/carga y cuantificados usando curvas de calibración de estándares auténticos (León-Cortés et al. 2025).
La imbibición se realizó mediante el método descrito por Bolaños-Silvestre (2014). Se colocaron 12 granos de frijol tomados al azar, se colocaron en platos Petri y se les añadió 50 mL de agua desionizada. Se dejaron en un lugar lejos de la luz solar directa por 18 horas. Posteriormente a esto, se drenó el agua, se colocaron en papel toalla para eliminar el excedente de agua y se pesaron las muestras para medir la cantidad de agua absorbida.
El contenido de proteína se cuantificó a partir de la cantidad de nitrógeno total mediante el método Kjeldahl. Este análisis se realizó en el Laboratorio de Suelos y Foliares del CIA-UCR, y los resultados se transformaron a proteína cruda multiplicando por 6,25 (Bolaños-Silvestre 2014, Jacinto-Hernández et al. 2019).
La extracción de saponinas se llevó a cabo de acuerdo con la metodología empleada por Mendoza Sánchez (2018). Se tomó 0,5 gramos de muestra, se le adicionó 5 mL de metanol 80% y se colocó en el baño ultrasónico por 5 minutos. Para eliminar el metanol, la muestra se evaporó en condiciones de vacío en una centrífuga evaporatoria al vacío (SpeedVac) durante 8 horas a 15 psi. El extracto se suspendió en 1 mL de agua destilada, se le adicionó una alícuota de 200 μL de acetona, se llevó a la centrifuga a 2500 rpm durante 15 minutos y se separó el sobrenadante.
Para determinar la concentración de saponinas se utilizó el método empleado por Dini et al. (2009). Se tomó 0,1 mL del sobrenadante de la operación anterior, se le añadió 1 mL de ácido sulfúrico al 72% y 0,5 de vainillina al 8% en etanol y se incubó a 60°C durante 20 minutos. Una vez fría la muestra, se midió la absorbancia a 544 nm y se estimó la concentración de saponinas mediante el coeficiente de extinción molar de la soyasaponina B (ɛ = 5278).
Se comprobó la normalidad de los datos mediante una prueba de Shapiro-Wilk. Se realizó un análisis de varianza (ANDEVA), y cuando se detectaron diferencias significativas, se efectuó la comparación de medias mediante la prueba LSD Fisher con un nivel de significación (α) de 0,05. Todos estos procedimientos estadísticos se realizaron con el software R Studio versión 2025.09.2.
Resultados y discusión
La concentración de polifenoles totales en los granos de frijol inoculados con Rhizobium spp. fue menor que en los tratamientos no inoculados (Figura 1). El T1 (CIAT899) de la variedad Cabécar registró la concentración más baja con un valor de 402,64 μg∙g-1 y el T5 (Testigo) de la variedad Guaymí registró la mayor concentración de polifenoles totales con un valor de 981,97 μg∙g-1, estas ligeras diferencias entre las variedades coinciden con lo reportado por (Vinas et al. 2025) quienes encontraron valores muy similares en todos los polifenoles evaluados, con excepción de los flavonoides que se encuentran en mayor cantidad en la variedad Cabécar debido a su coloración.
Sin embargo, el desglose de polifenoles totales en las dos fracciones estudiadas muestra que los polifenoles solubles se comportan de manera diferente en las dos variedades (Figura 2), mientras que en la variedad Cabécar se presentaron diferencias significativas entre el T2 (CR4019B) y el T4 (Urea), siendo la concentración de polifenoles solubles menor en el testigo con fertilización con urea, en la variedad Guaymí no se encontraron diferencias entre los tratamientos. Aunque es normal que la fracción insoluble represente una gran proporción del total de polifenoles (Jiang et al. 2023), sus características los hacen sumamente reactivos y con la capacidad de enlazarse a otros compuestos como proteínas o minerales como el hierro, lo que ocasionaría que se inmovilicen parcialmente (Rocchetti et al. 2022).
Figura 1. Concentración de polifenoles totales en granos de frijol común de las variedades Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 1. Total polyphenol concentration in common bean grains of the Cabécar (C) and Guaymí (G) varieties inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
La fracción de polifenoles insolubles fue mayor en los granos de los tratamientos T4 (Urea) y T5 (Testigo) en relación con los tratamientos inoculados con Rhizobium spp. (Figura 2). Las fracciones solubles e insolubles presentan diferentes distribuciones en todos los grupos alimenticios y esto repercute en las cualidades del poder antioxidante y en el metabolismo de estos compuestos (Wang et al. 2020, Chu et al. 2002, Peng et al. 2024, Yeo y Shahidi 2015, Shahidi y Hossain 2023).
Ya que los polifenoles insolubles se encuentran asociados a la matriz del grano, en donde interactúan con componentes estructurales de la pared celular (de la Rosa et al. 2019, Nicolás-García et al. 2021, Shahidi y Yeo 2016, Rivas Medina 2018, Rochín-Medina et al. 2021) estos tardan hasta 7 veces más en digerirse en el colon que los polifenoles solubles (Zhang et al. 2023). La reducción en la concentración de polifenoles insolubles en los tratamientos inoculados sugiere que Rhizobium spp. podría modular el perfil de polifenoles totales favoreciendo el equilibrio de las fracciones del grano mejorando su digestibilidad (Yin et al. 2022, Zhu et al. 2020).
Figura 2. Concentración de polifenoles solubles e insolubles totales presentes en granos de frijol de las variedades Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 2. Concentration of total soluble and insoluble polyphenols in common bean grains of the Cabécar (C) and Guaymí (G) varieties inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
Al estudiar la relación de polifenoles solubles sobre los insolubles totales (RSI) se encontró que los valores generales se mantuvieron en un rango de 0,03 a 0,24 (Figura 3) lo que concuerda con lo reportado por Rochín-Medina et al. (2021) en variedades mexicanas de frijol las cuales se mantuvieron entre 0,07 a 0,55 sin embargo, los materiales cuyos valores se encuentran entre 0,2 y 0,3 de RSI coincidieron con la mayor capacidad antioxidante, valores diferentes a estos produjeron una caída en esta característica.
En la variedad Cabécar, el T1 (CIAT899) y T2 (CR4019B) los datos de RSI presentaron diferencias significativas con respecto a los demás tratamientos. Caso similar se observó en la variedad Guaymí, en donde hubo diferencias entre los granos a los que se aplicó los tratamientos T1 (CIAT899) y T2 (CR4019) con respecto a los tratamientos T4 (Urea) y T5 (Testigo).
Este análisis permite proyectar que el alto valor reportado para ambas variedades en T1 (CIAT899) y T2 (CR4019B) podría estar ligado a una mayor capacidad antioxidante de acuerdo con los datos Rochín-Medina et al. (2021). A pesar de que la mayor concentración de polifenoles totales se reporta en los tratamientos no inoculados, el análisis detallado de la composición de polifenoles en sus fracciones otorga una visión más profunda que denota la complejidad de las interacciones resultantes (Sęczyk et al. 2021, Yang et al. 2020, 2018).
Figura 3. Relación de polifenoles solubles / insolubles presentes en granos de las variedades de frijol común Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 3. Ratio of soluble to insoluble polyphenols in grains of common bean Cabécar (C) and Guaymí (G) varieties inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
El grupo de los flavonoides presentes en la fracción soluble (Figura 4) muestra diferencias significativas entre el tratamiento T2 (CR4019B) y los demás tratamientos. Este aumento en la concentración de flavonoides es relevante, dado el papel clave de los flavonoides en la promoción de beneficios para la salud humana (Wang et al. 2025, Wang y Chen 2025, Ghosh et al. 2025). En la variedad Guaymí no se observaron diferencias.
En la fracción soluble, los flavonoides catequina, epicatequina y el kaempferol (Figura 5) se encontraron con diferencias significativas en las plantas del T2 (CR4019B) de la variedad Cabécar, y la isoquercetina se encontró con diferencias en el T2 (CR4019B) de la variedad Guaymí, esto con respecto a los demás tratamientos.
Esta tendencia de acumulación de flavonoides en la variedad Cabécar se debe a que estos compuestos se encuentran relacionados con el color del grano (Pitura y Arntfield 2019, Rodríguez Madrera et al. 2020, Yang et al. 2018). Resultados similares fueron reportados por León-Cortés et al. (2025) para la variedad Cabécar.
Figura 4. Flavonoides totales (Catequina, Epicatequina, Isoquercetina, Kaempferol, Naringenina, Procidiamina B2 y Rutina) presentes en la fracción soluble de granos de frijol común de las variedades Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 4. Total flavonoids (catechin, epicatechin, isoquercetin, kaempferol, naringenin, procyanidin B2, and rutin) present in the soluble fraction of common bean grains Cabécar (C) and Guaymí (G) varieties inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
Los ácidos fenólicos se encuentran con mayor frecuencia en el cotiledón en forma insoluble (Madrera et al. 2021, Rodríguez Madrera et al. 2023) desempeñando diversas funciones como moléculas señalizadoras durante el establecimiento de la simbiosis entre leguminosas y Rhizobium spp. (Seneviratne y Jayasinghearachchi 2003, Shimamura et al. 2022), en la tolerancia a diferentes tipos de perturbaciones bióticas o abióticas, en la germinación y en el crecimiento de la planta (Kumar y Goel 2019, Pillimué et al. 2024, Mandal et al. 2010).
Los datos muestran que la concentración de ácidos fenólicos (Figura 6) de la fracción soluble aumentó significativamente con el inoculante microbiano aplicado en el T1 (CIAT 899) en la variedad Cabécar, lo que indica que es producto de la interacción entre la bacteria y la planta (Kisiel et al. 2024). Los ácidos fenólicos se encuentran con mayor frecuencia en el cotiledón en forma insoluble (Madrera et al. 2021, Rodríguez Madrera et al. 2023) desempeñando diversas funciones como moléculas señalizadoras durante el establecimiento de la simbiosis entre leguminosas y Rhizobium spp. (Seneviratne y Jayasinghearachchi 2003, Shimamura et al. 2022), en la tolerancia a diferentes tipos de perturbaciones bióticas o abióticas, en la germinación y en el crecimiento de la planta (Kumar y Goel 2019, Pillimué et al. 2024, Mandal et al. 2010). Los datos muestran que la concentración de ácidos fenólicos (Figura 6) de la fracción soluble aumentó significativamente con el inoculante microbiano aplicado en el T1 (CIAT 899) en la variedad Cabécar, lo que indica que es producto de la interacción entre la bacteria y la planta (Kisiel et al. 2024).
En cuanto a los parámetros de calidad de grano, en las dos variedades evaluadas, el mayor contenido de proteína en el grano de frijol (Figura 7) se encontró en el tratamiento T4 (Urea). En el caso de la variedad Cabécar el contenido de proteína en los granos del T4 (Urea) muestra diferencias significativas con respecto a los demás tratamientos, por lo que se puede inferir que la inoculación con Rhizobium spp. no tuvo el efecto esperado, sin embargo, a pesar de que su respuesta fue menor, el contenido de proteína se encuentra dentro de rango reportado por Mencía Guevara et al. (2021) para muestras de frijol en Costa Rica (16 a 27%).
En el caso de la variedad Guaymí, el contenido de proteína del grano en los tratamientos T1 (CIAT899), y T2 (CR4019B) muestran diferencias con el T5 (Testigo), y su media se encuentra sin diferencias con respecto al T4 (Urea), lo que indica que la fijación biológica de nitrógeno mediada por las cepas de Rhizobium aportó suficiente nitrógeno para mantener el contenido de proteína del grano en valores alrededor del 24%. Esta observación se puede atribuir al aumento de nitrógeno producto de la fijación biológica (Lopetinsky et al. 2014, Sufar et al. 2024).
De igual manera, la ligera superioridad en cuanto al contenido de proteína de la variedad Guaymí con respecto a la Cabécar coincide con la evaluación de propiedades fisicoquímicos realizadas por Mencía Guevara et al. (2020).
Figura 5. Concentración de flavonoides componentes del perfil de polifenoles de la fracción soluble de granos de frijol de las variedades Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 5. Concentration of flavonoids constituting the polyphenol profile of the soluble fraction in common bean grains varieties Cabécar (C) and Guaymí (G) inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
Figura 6. Ácidos fenólicos totales presentes en la fracción soluble de granos de frijol de las variedades Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 6. Total phenolic acids in the soluble fraction of common bean grains varieties Cabécar (C) and Guaymí (G) inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
La absorción de agua del grano (Figura 8), no mostró diferencias para la variedad Cabécar, que, además, presentó granos sin cambios por absorción al momento de la evaluación. Por otra parte, la variedad Guaymí presentó diferencias en los granos del T2 (CR4019B) con respecto al T5 (Testigo), lo que parece indicar que la inoculación con Rhizobium spp. mejoró la permeabilidad del grano y su imbibición. Esta cualidad se encuentra relacionada al tiempo de cocción, por lo que, una mejor capacidad de hidratación representa un frijol con una cocción más rápida (Sofi et al. 2022). Por otra parte, una baja imbibición indica una membrana más dura y se encuentra relacionada con una reducción en la calidad del grano en cuanto a la cantidad de compuestos fenólicos y en la capacidad antioxidante se refiere (Claros Osorio 2021). Esto concuerda con los datos expuestos por Mencía Guevara et al. (2020) que mencionan que la variedad Guaymí presentó una menor dureza y un menor tiempo de cocción.
Figura 7. Contenido de proteína en el grano de frijol (Phaseolus vulgaris L.) de las variedades Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 7. Protein content in common bean (Phaseolus vulgaris L.) grains varieties Cabécar (C) and Guaymí (G) inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
Aunque la información al respecto es limitada, parece existir una relación entre la concentración de saponinas en el grano de frijol y su proceso de imbibición (Figura 9), puesto que la baja absorción de agua observada en la variedad Cabécar coincidió con el menor contenido de saponinas en el grano. Algunos estudios sugieren que la concentración de saponinas en el grano favorece la absorción de agua durante la germinación de ciertas semillas (Helmkamp y Bonner 1953, Moses et al. 2014), ya que sus propiedades detergentes mejoran la permeabilidad de la membrana (Navarro Del Hierro et al. 2020), sin embargo, esto dependería de la concentración y del grupo químico de saponinas presente en el grano (Davidyants 2024, Debnath et al. 2020).
En el marco de la bioeconomía y en la búsqueda de mitigar los efectos del cambio climático (FAO 2023, Medina Morales et al. 2024), los resultados obtenidos en variables de calidad de grano podrían sustentar el uso de Rhizobium dentro de la llamada proteína sostenible (García López 2023, Bolaños-Quirós et al. 2024, Celemín Pérez 2024) que busca forjarse como una alternativa ante la gran huella energética generada por la fabricación de fertilizantes sintéticos (Armas Vega 2024, Navarro-Saltos et al. 2025) y servir como una estrategia a favor de la sostenibilidad de los agroecosistemas (Borsari 2024).
Figura 8. Imbibición del grano de frijol (Phaseolus vulgaris L.) de las variedades Cabécar (C) y Guaymí (G) inoculados con Rhizobium spp. Las medias con letras en común no son significativamente diferentes (p < 0,05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = Testigo.
Figure 8. Grain imbibition of common bean (Phaseolus vulgaris L.) varieties Cabécar (C) and Guaymí (G) inoculated with Rhizobium spp. Means sharing the same letter are not significantly different (p < 0.05). T1 = CIAT899. T2 = CR4019B. T3 = CIAT899 + CR4019B. T4 = Urea. T5 = control.
Figura 9. Comparación de la imbibición del grano (expresado como masa de agua absorbida) y el contenido de saponinas en el grano de frijol (Phaseolus vulgaris L.). Línea discontinua representa el modelo de mejor ajuste.
Figure 9. Comparison of grain imbibition (expressed as mass of water absorbed) and saponin content in common bean (Phaseolus vulgaris L.). The dotted line indicates the best fit model.
Conclusiones
La inoculación con Rhizobium spp., afecta la concentración de polifenoles de la fracción soluble con diferencias significativas entre las plantas inoculadas con la cepa CR4019B de la variedad Cabécar (T2), sobre las plantas a las que se aplicó Urea (T4), no así para la variedad Guaymí que no mostró diferencias. En cuanto a la fracción insoluble, se observó que los tratamientos inoculados con Rhizobium spp., mostraron una tendencia a tener una concentración menor de polifenoles insolubles, lo que implica una mejor distribución del perfil en busca de un equilibrio entre las fracciones.
En la variedad Cabécar la relación de polifenoles solubles sobre insolubles resulta significativamente diferente en las plantas que fueron inoculadas con los tratamientos T1 (CIAT899) y T2 (CR4019B) lo que se asocia con una mayor capacidad antioxidante. Es importante las diferencias significativas en la producción de ácidos fenólicos en el T1 (CIAT 899) y en los flavonoides del T2 (CR4019B) de la variedad Cabécar puesto que indican un posible efecto de la bacteria sobre la síntesis de estos compuestos.
La inoculación con Rhizobium spp. fue suficiente para mantener el contenido de proteína sin diferencias aún comparado con la fertilización con urea, esto vincula y ratifica el uso de bacterias como Rhizobium spp. como alternativa para el avance sostenible del sector agrícola y ofrecer productos con mejor calidad nutricional, puesto que también se encontró influencia en la capacidad de imbibición como fue el caso de la variedad Guaymí. Es importante que se realice investigación dirigida a vislumbrar el efecto que tiene la microbiota del suelo sobre la calidad nutricional de los productos alimenticios.
Agradecimientos
Se agradece profundamente el Laboratorio de Microbiología Agrícola y al Centro de Investigación en Granos y Semillas B por las facilidades brindadas para esta investigación.
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