RESUMEN GRÁFICO

autores.

1. INTRODUCCIÓN

Malus es un género de árboles y arbustos de la familia Rosaceae, que agrupa de 25 a 33 especies (Ma et al., 2017) en las incluye uno de los frutales más importantes, como el manzano. Un gran número de estudios realizados en especies cultivadas y silvestres han resaltado la enorme importancia de las variedades tradicionalmente plantadas y adaptadas a zonas tropicales, destacando la gran diversidad bioquímica y morfológica de esta especie (Dan et al., 2015; Cepeda et al., 2021; Gutiérrez-Villamil et al., 2022). Según Cornille et al. (2012) y Kalkisim et al. (2016), la gran diversidad de este frutal se debe en gran parte a la domesticación y evolución ocurrida a través del tiempo, no obstante, desde hace unos años esta gran diversidad se ha visto disminuida por causa de la aparición de cultivos comerciales homogéneos, lo cual ha ocasionado la desaparición de un gran número de cultivares locales (Bhat et al., 2011).

El manzano es una de las especies caducifolias de mayor difusión a escala mundial, en gran medida, por su alto valor nutricional (los frutos, sin incluir los microelementos, contienen 65% de potasio, 23% de nitrógeno, 5% de fósforo y sólo 7% de magnesio y calcio) (Casierra-Posada et al., 2003) y económico, con futuro agroindustrial para el trópico alto de Colombia (Becerra y Gallardo, 2015). Dada la importancia de este caducifolio, ha sido ampliamente analizado y estudiado a nivel nacional e internacional desde hace muchos años. No obstante, a pesar del gran número de investigaciones, se calcula que existen más de 7500 tipos de manzanas (Dobrzañski et al., 2006), lo que ha obstaculizado en gran medida determinar las características de cada fruto. En la actualidad, la variedad de manzana más importante en Colombia es ‘Anna’ (Cepeda et al., 2021), gracias a su fácil adaptación a zonas altas del trópico y sus bajos requerimientos de horas frío (Gutiérrez-Villamil et al., 2022).

En Boyacá, esta variedad se ha logrado posicionar como la más representativa con cerca del 65% de la producción de manzana, convirtiéndola en una gran apuesta para el mercado nacional e internacional (Puentes et al., 2008). Sin embargo, la gran demanda de ‘Anna’ ha favorecido a la pérdida de una enorme diversidad genética, variedades como ‘Dorsett Golden’, ‘Early’, ´Salamina´, ‘Pensilvania’, ‘Reina’ o ‘rayada’ y ‘Winter banana’, han sido abandonadas, en preferencia de los manzanos ‘Anna’ de alto rendimiento, sin alcanzar el potencial de aprovechamiento tecnológico y comercial. La Tabla 1 describe las características climáticas y del fruto de algunas de las variedades estudiadas.

Tabla 1.
Características de variables de clima y fruto de algunas variedades de manzana

adaptado de Sarmiento y Naranjo (1997).

La recuperación de un gran número de variedades tradicionales detendría la pérdida de valiosos recursos genéticos adaptados a nivel del trópico alto de Colombia. Con ese fin, es prioritario caracterizar adecuadamente cada una de las variedades existentes en la región, lo cual sería de gran importancia para el aseguramiento de la calidad del fruto ya que ayuda a determinar el valor nutricional como también a controlar el cumplimiento de ciertos parámetros, bien sea para su comercialización o para el mejoramiento genético de las variedades mencionadas u otras.

Con lo anterior, el objetivo de esta investigación fue determinar las características fisicoquímicas de las variedades ‘Anna’, ‘Dorsett Golden’, ‘Early’, ‘Salamina’, ‘Pensilvania’, ‘Reina’ o ‘rayada’ y ‘Winter banana’, cultivadas en el municipio de Tibaná, Boyacá, trópico alto del Colombia.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

Los frutos de las siete variedades de manzana fueron recolectados en múltiples unidades productivas, las cuales se distribuyeron a lo largo del municipio de Tibaná, Boyacá, trópico alto de Colombia, localizado a 5º 19' 14" de latitud norte y 73º 24' 02" de longitud oeste, la temperatura media del sitio es de 16°C que corresponde al Bosque seco, casi húmedo, según la clasificación de zonas de vida de Holdridge (IGAC, 2003), presenta una precipitación promedio anual de 924mm y con régimen pluvial bimodal (marzo-mayo y septiembre-noviembre),que cubre clima frío húmedo y clima frío seco, con altitudes entre 2000 y 3000 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m), con temperaturas promedio entre 12 y 18 °C junto a una humedad entre 60% y 100% y entre 20% y 60%, respectivamente (IDEAM, 2007).

Los frutos fueron recolectados y llevados al Laboratorio de Suelos y Poscosecha de la Fundación Universitaria Juan de Castellanos, ubicado en el municipio de Soracá, Boyacá. Allí se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica de cada variedad.

Tipo de estudio

Se usó un diseño completamente al azar (DCA) con siete tratamientos: variedad ´Anna’, variedad ‘Dorsett Golden’, variedad ‘Early’, variedad ‘Salamina’, variedad ‘Pensilvania’, variedad ‘Reina’ o ‘rayada’ y variedad ‘Winter banana’, cada uno con cuatro repeticiones.

Para esta investigación se tuvieron en cuenta 28 unidades experimentales, cada unidad experimental correspondió a un fruto. Estos fueron recolectados en estado de madurez tres con un tamaño homogéneo, libres de daños fitosanitarios, físicos y mecánicos, como lo indica la norma técnica colombiana ICONTEC 3523-1 (ICONTEC, 1996), la cual especifica los requisitos que deben cumplir las manzanas destinadas al consumo humano. Su selección fue de forma aleatoria. Para la realización de este estudio se consideraron las siguientes variables:

Peso (g): la masa fresca de los frutos fue estimada mediante una balanza electrónica de precisión 0.001 marca AXIS.

Color de la epidermis: se utilizó el espectrocolorímetro digital AWR-18 marca VDUNSKY, modelo WR-18, iluminante D65 y observador de 10º como referencia, mediante los parámetros del sistema CIELab “L”, “a” y “b”.

Para medir el índice de color, se utilizó el modelo de color LAB, el cual es un modelo ampliamente utilizado en el sector alimenticio a nivel mundial. Sus parámetros en muestras de alimento designan: L* la luminosidad (0 = negro y 100 = blanco), donde a y b son las coordenadas cromáticas rectangulares (+a = rojo y –a = verde / +b = amarillo y –b = azul), los valores de color se obtuvieron de L* a * b * y el ángulo de tono y croma (C*) usados mediante las fórmulas (b*/a*) y (a*2 + b*2)^1/2 (Zuculoto et al., 2015).

Firmeza del fruto (N): la medición de este parámetro se realizó mediante un penetrómetro digital GY-4 marca Barry Century, numero de modelo GY4, con aproximación 0.05 N, comprometiendo cerca de 10mm de la corteza.

Sólidos solubles totales (°Bx): determinado con un refractómetro digital de rango 0 a 85% con una precisión de 0.1 °Bx.

pH: para la estimación del pH se tomaron 5 cm3 de zumo de manzana y se diluyeron en 50 cm3 de agua destilada. Posteriormente, se midió dicha mezcla con un potenciómetro calibrado con soluciones buffer de un pH de 7.0 y 4.0, los resultados se reportaron en escala numérica (Zuculoto et al., 2015).

Acidez total titulable: determinada por medio de la metodología de la AOAC (2023). Mediante cálculos con datos de volumen de NaOH, incorporado en 5 g de jugo de frutos, agregando 3 gotas de fenolftaleína en una titulación potenciométrica hasta pH de 8,2.

Relación de madurez: determinada mediante la relación entre la cantidad de azúcares totales y la cantidad de ácidos orgánicos presentes en los frutos (SST/ATT).

Características del potencial agroindustrial: se compararon los resultados obtenidos en la investigación con los parámetros establecidos en la resolución 3929 de 2013 (Ministerio de Salud y Protección Social, 2013) (Tabla 2), esto con el fin de determinar el potencial agroindustrial de cada variedad.

Tabla 2.
Características químicas para el procesamiento de la manzana según la resolución 3929 de 2013

adaptado de Ministerio de Salud y Protección Social (2013).

Análisis de datos

Se realizó al modelo estadístico el cumplimiento de supuestos de normalidad, homocedasticidad, e independencia; luego se llevó a cabo el análisis de varianza ANOVA con el fin de determinar las diferencias estadísticas entre tratamientos; posteriormente, se hizo la prueba de comparación de medias de Tukey con un 5% de significancia. Para esto se utilizó el software R Studio y la librería Agricolae, ggplot2, versión 4.3.1 (R Core, 2020).

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Sólidos solubles totales SST (°Bx)

Esta variable presentó diferencias estadísticas significativas entre las variedades ‘Winter Banana’ y ‘Anna’, donde se obtuvieron valores de 17,50 y 11,25 °Bx. No obstante, las variedades ‘Dorsett Golden’, ‘Salamina’, ‘Early’, ‘Pensilvania’ y ‘Reina’ no mostraron diferencias estadísticas significativas entre ellas, con valores de 15,72, 14,4, 14,3, 13,97 y 13,15 °Bx, respectivamente (Figura 1). ‘Winter Banana’ tuvo la mayor cantidad de sólidos solubles, mientras que ‘Anna’ la menor cantidad. Los °Bx obtenidos en ‘Anna’ están cercanos con los de Gutiérrez-Villamil et al. (2017), quienes afirman que el desarrollo del fruto y la cosecha en la variedad ‘Anna’ es entre 100 a 120 días después de la antesis, con contenido de sólidos solubles de 8,58 °Bx del fruto.

En el caso de ‘Winter Banana’, el valor obtenido se diferencia con los resultados obtenidos por Battaglia (2011), quien afirma que esta variedad alcanza tan solo 13 °Bx cuando madura, lo que pone de manifiesto la alta variabilidad en esta característica de la fruta de manzana, debido posiblemente a las condiciones edafoclimáticas que difieren de un sitio a otro.

Figura 1.
Sólidos solubles totales de las variedades ‘Winter Banana’, ‘Dorsett Golden’, ‘Salamina’, ‘Early’, ‘Pensilvania’, ‘Reina’ y ‘Anna’ procedentes del municipio de Tibaná, Boyacá. Según la prueba de Tukey (p<0,05) letras distintas indican diferencias estadísticas significativas
autores.

pH

Esta variable no presentó diferencias estadísticas significativas entre las variedades evaluadas. ‘Dorsett Golden’, ‘Pensilvania’, ‘Early’, ‘Winter Banana’, ‘Anna’, ‘Reina’ y ‘Salamina’, mostraron un pH de 3,93, 3,91, 3,87, 3,87, 3,84, 3,74 y 3,5, respectivamente. ‘Dorsett Golden’ tuvo el mayor valor de pH, mientras que ‘Salamina’ el menor (Figura 2), poniendo de manifiesto cómo la amplia gama de variedades en el trópico alto Boyacense constituyen un patrimonio genético importante que puede expresar características similares de pH influenciando en la acidez de la fruta. Según Rodríguez et al. (2006), el pH es una de las variables de mayor importancia en la agroindustria, pues está relacionado con los costos de transformación de la materia prima. El valor de pH puede fluctuar en función de la variedad, las condiciones de postcosecha y las condiciones agroecológicas de la zona (Cepeda et al., 2021).

Figura 2.
pH de las variedades ‘Dorsett Golden’, ‘Pensilvania’, ‘Early’, ‘Winter Banana’, ‘Anna’, ‘Reina’ y ‘Salamina’ procedentes del municipio de Tibaná, Boyacá. Según la prueba de Tukey (p<0.05), letras distintas indican diferencias estadísticas significativas
autores.

Acidez total titulable ATT (%)

No se presentaron diferencias estadísticas significativas entre las variedades evaluadas para ATT. ‘Anna’, ‘Winter Banana’, ‘Salamina’, ‘Pensilvania’, ‘Dorsett Golden’, ‘Reina y Early’ mostraron una acidez titulable de 1,41, 1,38, 1,17, 1,15, 1,15, 1,11, 1,04 %, respectivamente (Figura 3). ‘Anna’ demostró tener la mayor acidez, mientras que Early la menor. Corona-Leo et al. (2020), afirman que el contenido de azúcares y el porcentaje de acidez en manzana son componentes esenciales para determinar la calidad de la fruta. El contenido de ácidos (málico, succínico, láctico y cítrico) disminuye tanto durante la maduración como durante la etapa de postcosecha, caso contrario a la cantidad de azúcares, que aumentan durante la maduración y se mantienen en condiciones normales durante la postcosecha. Por otra parte, el pH y la acidez titulable están correlacionados, la reducción de la acidez titulable ocasionaría un incremento en el pH de la fruta (Wu et al., 2007).

Figura 3.
Acidez total titulable (%) de las variedades ‘Anna’, ‘Winter Banana’, ‘Salamina’, ‘Pensilvania’, ‘Dorsett Golden’, ‘Reina’ y ‘Early’, procedentes del municipio de Tibaná, Boyacá. Según la prueba de Tukey (p<0.05) letras distintas indican diferencias estadísticas significativas
autores.

Peso fresco (g)

Esta variable presentó diferencias estadísticas significativas entre ‘Pensilvania’, y las variedades ‘Reina’ y ‘Salamina’, donde se obtuvieron pesos de 99,97, 49,37 y 47,10 gramos, respectivamente. No obstante, las variedades ‘Winter Banana’, ‘Dorsett Golden’, ‘Early’ y ‘Anna’ no mostraron diferencias estadísticas significativas entre ellas, con pesos de 86,80, 77,05, 63,80 y 63,47 gramos, correspondientemente. ‘Pensilvania’ fue la variedad de mayor peso, mientras que ‘Salamina’ fue la de menor (Tabla 3).

El peso del fruto depende directamente de la acumulación de agua y materia seca propia de la variedad, además está determinado por la disponibilidad de metabolitos en la planta, donde el crecimiento y desarrollo de los frutos de cada variedad de manzana depende de los procesos hormonales endógenos, los cuales influyen en la producción de fotoasimilados en la planta (Cepeda et al., 2021), jugando el potasio un papel importante (Battaglia, 2011).

En el trópico, la variedad ‘Ana’ ha sido manejada con diferentes técnicas para obtener dos cosechas al año (cultivo continuo), donde el manejo de las podas puede estar controlando el tamaño de la fruta, como también lo hacen el efecto que tiene la temperatura y la nutrición del cultivo (Fischer y Orduz-Rodríguez, 2012).

Relación de madurez

Esta variable presentó diferencias estadísticas significativas entre ‘Dorsett Golden’ y ‘Early’ y las variedades ‘Winter Banana’ y ‘Anna’, donde se obtuvo una relación de madurez de 13,93, 13,69, 13,11 y 8,11, respectivamente. No obstante, las variedades ‘Salamina’, ‘Pensilvania’ y ‘Reina’ no mostraron diferencias estadísticas significativas entre ellas, con valores de 12,31, 12,21 y 11,80 (Figura 4). ‘Dorsett Golden’ tuvo la mayor relación de madurez, mientras que ‘Anna’ la menor. La concentración de ácidos orgánicos depende directamente de la maduración y de las características metabólicas del fruto, ocasionada por una máxima tasa respiratoria (Corona-Leo et al., 2020). No obstante, esta no es la única razón, ya que Del Pilar et al. (2007) afirman que existe una gran correlación entre la relación de madurez, con la cantidad de sólidos solubles y el pH.

Figura 4.
Relación de madurez (SST/ATT) de las variedades ‘Dorsett Golden’, ‘Early’, ‘Winter Banana’, ‘Salamina’, ‘Pensilvania’, ‘Reina’ y ‘Anna’ procedentes del municipio de Tibaná, Boyacá. Según la prueba de Tukey (p<0.05) letras distintas indican diferencias estadísticas significativas
autores.

Firmeza (N)

Esta variable presentó diferencias estadísticas significativas entre ‘Winter Banana’, ‘Anna’ y ‘Reina’ donde se obtuvieron valores de 16,14, 16,07 y 11,58 N. No obstante, las variedades ‘Dorsett Golden’, ‘Early’, ‘Pensilvania’ y ‘Salamina’ no mostraron diferencias estadísticas significativas entre ellas, con valores de 14,48, 14,34, 14,01 y 13,51 N, respectivamente. ‘Winter Banana’ tuvo la menor dureza de fruto, mientras que la variedad ‘Reina’ fue la de mayor dureza (Tabla 3).

Brummell (2006), afirma que el ablandamiento de los frutos depende directamente del efecto de una serie de modificaciones que ocurren en las redes de polímeros que componen la pared celular, debido a la despolimerización de la hemicelulosa y poliurónidos, lo cual se ve reflejado en la pérdida de firmeza y cambios en la calidad de la textura de los frutos.

La manzana tiene altos contenidos de agua, es rica en carbohidratos, proteínas y minerales, lo que contribuye a un rápido deterioro, siendo considerada altamente perecedera, además presenta pardeamiento enzimático debido a su alto contenido en compuestos fenólicos que reaccionan con el oxígeno para formar melanoidinas, dándole este color al alimento, lo cual produce disminución de color, sabor y aromas, generando pérdidas durante la postcosecha. En Colombia se pierde del 30 al 40% del producto final por malos manejos en el cultivo, cosecha y postcosecha (Pinto-Medina et al., 2016).

En este sentido, ‘Winter banana’ tendría un mejor desempeño en el manejo postcosecha, durante el almacenamiento, garantizando una mejor vida anaquel frente a las otras variedades estudiadas.

Índice de color

La luminosidad de la epidermis (L) no mostró diferencias estadísticas significativas entre las variedades evaluadas. ‘Dorsett Golden’, ‘Winter Banana’, ‘Reina’, ‘Anna’, ‘Early’, ‘Salamina’ y ‘Pensilvania’, revelaron una luminosidad promedio de 42,04, 41,50, 39,15, 37,67, 36,67, 35,46 y 35,12, respectivamente (Tabla 3). La variedad ‘Dorsett Golden’ tuvo la mayor luminosidad en su epidermis, mientras que ‘Pensilvania’ fue la que manifestó el menor valor.

Tabla 3.
Características físicas de las variedades ‘Dorsett Golden’, ‘Early’, ‘Winter Banana’, ‘Salamina’, ‘Pensilvania’, ‘Reina’ y ‘Anna’ procedentes del municipio de Tibaná, Boyacá. Según la prueba de Tukey (p<0.05) letras distintas indican diferencias estadísticas significativas

autores.

El componente a (a*) no presentó diferencias estadísticas significativas entre las variedades evaluadas. ‘Anna’, ‘Pensilvania’, ‘Reina’, ‘Early’, ‘Winter Banana’, ‘Salamina’ y ‘Dorsett Golden’ mostraron valores promedio del componente a (a*) de 25,53, 24,53, 23,04, 21,40, 20,73, 18,82 y 18,73, respectivamente. La variedad ‘Anna’ tuvo el valor de componente a* más alto en su epidermis, mientras que ‘Dorsett Golden’ el menor.

El componente b (b*) no presentó diferencias estadísticas significativas entre las variedades evaluadas. ‘Reina’, ‘Dorsett Golden’, ‘Anna’, ‘Salamina’, ‘Winter Banana’, ‘Early’, y ‘Pensilvania’ mostraron valores promedio del componente b (b*) de 26,46, 26,30, 25,79, 25,49, 24,51, 20,46 y 17,80, respectivamente. La variedad ‘Reina’ tuvo el valor de componente b (b*) más alto en su epidermis, mientras que ‘Pensilvania’ el menor.

Según Kalinowska et al., (2014), los cambios de color son excelentes indicadores prácticos de la maduración de las distintas variedades de manzana, y pueden deberse a diversos procesos ya sea de degradación o de síntesis.

Durante la maduración, y dependiendo de la variedad, ocurren cambios en el color que van desde tonalidades verdes a amarillas, en gran medida gracias al anabolismo de los pigmentos en los organelos celulares como las flavonas, las antocianinas y los carotenoides (Corona-Leo et al., 2020), los cuales le proporcionan al fruto colores secundarios sobre una base de color primario, que por lo general es verde o amarilla, y es determinado por la presencia de clorofila o de xantofila en su defecto (Viera et al., 2009).

Esta variable es importante a la hora de pretratamientos postcosecha por ejemplo el escaldado y antipardeantes, deshidratadas hasta valores de a* entre 0.5 y 0.7 han revelado una disminución en L* durante el almacenamiento a 30ºC. La a*, en este sentido tiene una influencia significativa de la actividad enzimática, todavía presente después del escaldado (Cortes y Chiralt, 2008).

Potencial agroindustrial

De acuerdo a las características químicas obtenidas de las siete variedades de manzana procedentes del municipio de Tibaná, Boyacá, trópico alto de Colombia (Tabla 3), todas tradicionalmente cultivadas y adaptadas a esta zona, se posicionan como excelentes materias primas para la industrialización, en especial para la elaboración de jugos, néctares de frutas como también para la producción de jaleas, mermeladas y confituras (Tabla 4), pues cumplen con todos los parámetros establecidos para el procesamiento de la manzana instaurados en la resolución 3929 de 2013 del Ministerio de Salud y Protección Social. No obstante, existen variedades que, por su alto contenido de sólidos totales, son ideales para la producción de zumos y pulpa de fruta concentrada, estas son: ‘Dorsett Golden’ y ‘Winter Banana’, con 15,7 y 17,5 °Bx, respectivamente. ‘Anna’, por su parte, es la única variedad ideal para la elaboración de refresco de frutas, debido a su volumen de sólidos totales correspondiente a 11.25 ° Bx.

Tabla 3.
Características químicas de las siete variedades de manzana evaluadas

autores.

Tabla 4.
Potencial agroindustrial de las siete variedades de manzana de acuerdo con las características químicas para el procesamiento de la manzana según la resolución 3929 de 2013 del Ministerio de Salud y Protección Social

autores. X=No apta, ✓=apta

4. CONCLUSIONES

Las variedades tradicionales muestran parámetros físicos muy favorables. La variedad ‘Pensilvania’ presentó el mayor peso y diámetro ecuatorial con respecto a las otras; por su parte, el índice de color cambió significativamente con la variedad siendo ‘Dorsett Golden’ la que expuso la mayor luminosidad de la epidermis; el valor del componente “a” más alto lo obtuvo ‘Anna’, siendo la manzana con mayor diámetro polar; mientras que la variedad ‘Reina’ tuvo una mayor firmeza del fruto.

Los resultados obtenidos en el análisis químico mostraron que la variedad ‘Winter Banana’ evidenció el mayor contenido de sólidos solubles; ‘Dorsett Golden’ obtuvo el pH y la relación de madurez más alta; y ‘Anna’ consiguió el mayor grado de acidez.

Las variedades ‘Anna’, ‘Dorsett Golden’, ‘Early’, ‘Salamina’, ‘Pensilvania’, ‘Reina’ o rayada y ‘Winter Banana’ son aptas para la industrialización, en especial para la elaboración de jugos, néctares de frutas al igual que para la producción de jaleas, mermeladas y confituras, debido a su excelente contenido de solidos solubles, pH y acidez ideal.

Las variedades ‘Dorsett Golden’ y ‘Winter Banana’ se destacan como las aquellas con las mejores características fisicoquímicas para los procesos de industrialización, posicionándolas en un futuro cercano como alternativas agroindustriales importantes frente al uso de variedades comerciales.

Agradecimientos

Los autores agradecen al grupo de investigaciones AOF de la Fundación Universitaria Juan de Castellanos por el préstamo de laboratorio de postcosecha para la realización de las pruebas en laboratorio.

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Información adicional

FINANCIAMIENTO: No aplica

CÓMO CITAR: Pérez, C., Deaquiz, Y., Silva, A., Cely, G. y Almanza, P. (2025). Caracterización fisicoquímica de siete variedades de manzana (Malus domestica Borkh) establecidas en trópico alto. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 16(1), 357 – 376. https://doi.org/10.22490/21456453.8141

CONTRIBUCIÓN DE LA AUTORÍA: Carmenza Pérez Fagua: investigación, conceptualización, escritura, borrador original. Yuli Alexandra Deaquiz Oyola: investigación, análisis de datos y escritura. Amanda Silva Parra: logística, revisión y edición. Germán Eduardo Cely Reyes: administrador del proyecto, revisión y edición. Pedro José Almanza Merchán: supervisión, revisión y edición.

CONFLICTO DE INTERESES: Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Enlace alternativo

https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/8141 (html)

https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/8141/7620 (pdf)