Antocianinas permiten una rápida y exacta medición de madurez en arándano

Las decisiones de cuándo cosechar, de destinar los arándanos a mercado fresco o congelado, de aventurarse a una larga travesía de exigente postcosecha, entre otras, dependen en gran parte de la madurez del fruto. Para medirla con seguridad, rapidez, de manera económica, en terreno y sin recurrir al laboratorio, investigadores de INIA en conjunto con Hortifrut desarrollaron una técnica basada en la predicción del contenido de antocianinas a partir de las longitudes de onda que refleja el fruto, según se mostró en el primer Congreso Latinoamericano de Agricultura de Precisión.

Una de las dificultades que presenta la exportación de arándanos de óptima calidad al exterior, tiene que ver con la determinación de su madurez. El criterio para definir la cosecha es el color, pero resulta difícil decidir cuán azul debe estar la fruta, por una parte, y, por otra, visualmente no se aprecia diferencia entre una baya que recién alcanzó la madurez de otra que lo hizo hace 3, 5 o 7 días, cuya condición va a ser muy distinta.


Esquema de la complejidad de los procedimientos para análisis de fenoles y antocianos totales en laboratorio.

Actualmente para programar las cosechas y proyectar la durabilidad de la fruta en postcosecha se utilizan refractómetros para medir los grados Brix, durómetros para conocer la firmeza, medición del diámetro e índice de color visual. También se emplea la determinación de antocianinas y acidez titulable a través de análisis químico en laboratorio. Ello se efectúa en forma limitada (una a cinco muestras), no solo por el valor (cuesta del orden de 45.000 pesos cada una), sino también porque el tiempo que tarda la obtención de los resultados dificulta la toma de decisiones oportunas. Otra vía corresponde a la consulta de manuales técnicos o recomendaciones bibliográficas, quedando la resolución sujeta a la experiencia y capacidad de observación, a menudo incluso a la intuición, del técnico o asesor del campo. Un error de apreciación puede traducirse en graves pérdidas.


Espectrorradiómetro portátil usado en la investigación. Arriba se observa su tamaño y la fibra óptica con que se toca los arándanos en la medición.

En recientes evaluaciones (10° Seminario Internacional Blueberries Consulting), Chile ha ido quedando atrás en cuanto a competitividad respecto de México y Perú, entre otros países, en aspectos de calidad muy relacionados con la madurez de los frutos; por ejemplo, el ablandamiento. Lo anterior finalmente impacta en el precio del producto fresco y en la imagen de la industria en los mercados de destino.

Todas estas razones llevaron a los especialistas en agricultura de precisión de INIA Quilamapu, en conjunto con Hortifrut, a desarrollar una tecnología que permitiera hacer la evaluación en terreno, de manera rápida y sencilla. A cargo estuvieron la ingeniera agrónoma Paula Vargas y la ingeniera civil agrícola Fabiola Flores. Ellas se desempeñan en el área de desarrollo de biosensores, dentro del equipo de agricultura de precisión del INIA, el que es liderado por el doctor Stanley Best. Los avances de la investigación se presentaron en el Primer Congreso Latinoamericano de Agricultura de Precisión realizado en abril de 2018.

USO DE TECNOLOGÍA DE VISIÓN DIGITAL Y SISTEMAS NO DESTRUCTIVOS DE LA FRUTA


Cuadro 1. Clasificación de madurez de los frutos según su contenido de antocianinas medido en laboratorio con el método Glories modificado por el Institut Cooperatif du Vin.

La investigación se dirigió a validar un modelo para la clasificación de las bayas cosechadas en cuanto a su calidad y su potencial de vida postcosecha, con el fin de facilitar la logística comercial. Se utiliza tecnología de visión digital y sistemas no destructivos de la fruta para discernir con exactitud la condición de madurez de los arándanos según su color.


Cuadro 2. Antocianinas totales por muestra extraídas en laboratorio y predicción de madurez obtenida con la medición del equipo Vis-NIR.

Para ello se basaron en la relación existente entre el estado de madurez del berry azul y la presencia de un tipo de flavonoides, las antocianinas. Las antocianinas son compuestos químicos asociados a los colores rojo, azul y violeta, presentes en las capas epidermales de frutos como manzana, ciruela, uva y arándano, entre otras. Además poseen una alta capacidad antioxidante con múltiples beneficios para la salud, por lo que conocer su nivel en el producto significaría un sello adicional de calidad a nivel comercial.

Para la investigación se recolectaron muestras de arándano de la variedad Brigitta en tres localidades: Pinto y Coihueco en la Región de Ñuble, y Los Ángeles en la Región de Biobío. Las muestras se llevaron al laboratorio del Departamento de Agricultura de Precisión de INIA-Quilamapu, donde se mantuvieron en refrigeración a 4°C hasta su evaluación. El procedimiento se repitió en tres temporadas (2014-2017).

Utilizando distintos procedimientos, se llegó a un esquema de clasificación de madurez de los frutos según su contenido de antocianinas medido en laboratorio con el método Glories modificado por el Institut Cooperatif du Vin (cuadro 1).

Luego se logró correlacionar las mediciones de equipos espectrorradiométricos Vis-NIR (Ocean Optics) con el contenido de antocianinas de grupos de bayas de muestras conocidas y homogeneizadas. Se generó así un modelo de predicción para las antocianinas usando los datos obtenidos con dicho equipo, el cual reduce a 2 minutos la medición por muestra, sin necesidad de enviarla al laboratorio, donde la extracción de antocianinas toma 7 horas.

PREDICCIÓN ALCANZA UN ALTO NIVEL ESTADÍSTICO DE CERTEZA

El sistema se probó aplicándolo sobre 300 muestras de frutos de la cosecha 2018, quedando comprobada la utilidad potencial de la espectroscopía NIR para predecir el nivel de antocianinas. La validación del modelo para dicha temporada arrojó un valor r2 = 0,8 vale decir un 80% de efectividad (figura 1, página 86). Queda por avanzar en el análisis para generar un modelo todavía más robusto de predicción, lo cual resulta perfectamente posible, según indicaron las investigadoras. El cuadro 2 entrega como ejemplo los resultados de 15 muestras de un total de más de 300 analizadas, donde se ve con claridad la coincidencia del valor de antocianinas extraídas en laboratorio (columna central) y la clasificación de madurez entregada por el modelo a partir de la medición del equipo Vis-NIR (columna de la derecha).


Figura 1. Valor real de antocianinas versus valor predicho por el modelo.

La investigadora Paula Vargas indica que se espera tener un equipo disponible a nivel de usuario para el año 2020, para lo cual el Programa de Agricultura de Precisión de INIA y Hortifrut están ejecutando el proyecto financiado por FIA “Sistemas de monitoreo de óptica de espectrometría y tecnológica (OST- SMART) para el control y gestión de la producción y calidad en uvas y arándanos para enfrentar el efecto del cambio climático”. La idea es contar con un sensor de espectrofotometría de bajo costo que entregará el nivel de antocianinas, grados Brix, polifenoles, acidez titulable, índice de madurez y firmeza de las frutas. Una sola herramienta, versátil, rápida, eficiente, de bajo costo y con conexión a Smarphones para poder monitorear continuamente la fruta.

CÓMO SE USARÁ A NIVEL DE CAMPO Y EN EL PACKING

En terreno no se necesitará tomar una muestra, bastará que una persona acerque el espectrorradiómetro a un arándano, lo toque con la sonda de fibra óptica conectada al instrumento, y obtendrá una secuencia de datos: grados Brix, acidez titulable, firmeza, antocianinas, polifenoles e índice de madurez celular. La medición se puede repetir en cuantos frutos se requiera. Hoy para obtener los mismos resultados, como se señaló, se requiere de un refractómetro, un pH-metro, un durómetro y además enviar frutos a análisis de laboratorio.

El mismo instrumento portátil puede usarse en el packing, aunque para instalaciones de volúmenes mayores los investigadores desarrollaron una caja de captura de imágenes con cámara NIR, en condiciones de luz controlada. Todavía en etapa de prototipo, el siguiente paso es escalarla a nivel industrial.

Una vez que la tecnología se encuentre disponible, su costo en la versión portátil será accesible a todo tipo de productores. Ellos podrán contar con datos precisos para, por ejemplo, decidir el momento oportuno de inicio de la cosecha, o, si la fruta está muy madura, optar por cosecha mecanizada. A nivel comercial, facilitará, también por ejemplo, elegir la mejor alternativa de destino de acuerdo al estado real de la fruta.

Fuente:
Redagricola.cl

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