El espectroscopio analizando una hoja de nectarino

El espectroscopio analizando una hoja de nectarino Universitat Rovira i Virgili (URV) Omicrono

Tecnología

El invento español que va a cambiar la agricultura: permite saber cuándo la fruta está lista para la recolección sin dañarla

Investigadores de Tarragona han diseñado un sistema para analizar la cosecha mediante las hojas y saber cuándo la fruta está lo suficientemente madura.

Más información: Los nuevos robots del 'rey de los tractores' que cambiarán el campo: autónomos y ahorran un 50% de agua y fertilizantes

Publicada

Para comprobar la resistencia de productos tecnológicos como los móviles, los fabricantes los someten a duras pruebas hasta que los destrozan. Algo parecido sucede con la fruta que llega al mercado: los agricultores deben perder parte de la mercancía para analizarla, cortándola o utilizando una parte de la piel.

Estas técnicas invasivas podrían tener los días contados gracias a un proyecto de investigación del Departamento de Química Analítica y Química Orgánica de la Universitat Rovira i Virgili (URV) de Tarragona. Aplicando espectroscopia con infrarrojos a las hojas que nacen más cerca de la fruta, este equipo sabe en qué punto de maduración está.

Esta nueva alternativa ofrece grandes ahorros de tiempo y de producción, además de aumentar la calidad de la fruta que llega al mercado.

"Estas técnicas son portátiles y ya son comerciales; consideramos que son fáciles de adquirir por parte de los agricultores", explica Daniel Schorn, investigador del grupo de investigación ChemoSens de la URV en una entrevista con EL ESPAÑOL-Omicrono.

"Todavía depende del agricultor poder permitirse este equipo, pero es algo que ya se está empezando a entrar en toda la industria agroalimentaria", señala Schorn.

Sin tocar la fruta

Las actuales técnicas de análisis para conocer la evolución de la cosecha implican tomar muestras directamente del producto, es decir, elegir piezas y someterlas a distintos análisis, sin que estas lleguen a venderse.

Para conocer la calidad de la fruta se suele analizar la firmeza, el contenido en azúcar o la acidez. Estos datos, por el momento, se recaban arrancando la fruta de la planta o extrayendo una pequeña muestra de su piel.

Imagen de archivo de un agricultor revisando sus cultivos

Imagen de archivo de un agricultor revisando sus cultivos Freepik Omicrono

Lo que propone este nuevo estudio es evitar que la muestra sea alterada o se destruya. Esto se consigue analizando las hojas cercanas a la fruta cada semana, es decir, aplicar el análisis directamente en el campo sin arrancar los frutos, y así comprobar su evolución a lo largo de la temporada hasta decidir el momento idóneo para cosecharla y ponerla a la venta.

Otra ventaja de esta nueva técnica reside en la posibilidad de realizar cosechas selectivas. En vez de recoger toda la fruta a la vez, se puede detectar qué árboles o ramas tienen el fruto listo para su recolección y cuáles pueden esperar unas semanas más.

"Teníamos en marcha un proyecto para realizar un mejor control de las nectarinas y uvas, y nos dimos cuenta de que podíamos intentar correlacionar la información química de los frutos y sus hojas", explica Schorn. "Esta relación se había descrito en otros estudios, pero no sabíamos si íbamos a ser capaces con la espectroscopia".

Esta tecnología dirige un haz de luz hacia la muestra, que en este caso son hojas. A partir de la luz absorbida y la reflejada, el dispositivo obtiene información sobre su composición.

Para comprobar la efectividad de esta nueva técnica, el estudio se realizó en un huerto comercial de Artesa (Lérida), donde se monitorizó la maduración de doce nectarinas a lo largo de once semanas. Durante este tiempo, se tomaron muestras del haz y el envés de las hojas y se registraron factores como la orientación, la altura y la posición con respecto al tronco.

Los análisis estadísticos mostraron que el factor con mayor influencia es el tiempo, es decir, la progresión de la maduración. Para mejorar la precisión de los resultados, los investigadores también descubrieron que era preferible recoger datos de los dos lados de la hoja, pues cada una presenta características diferentes en cuanto a composición y respuesta ambiental.

Luces infrarrojas

El sistema se basa en dos análisis de espectroscopia: con infrarrojo cercano (NIR) y con infrarrojo medio (MIR). El NIR se usa mucho para análisis rápidos y no destructivos en agroalimentación, farmacéutica, polímeros, cosmética o control de procesos, midiendo varios parámetros (humedad, materia grasa, proteína, etc.) simultáneamente.

Nectarinas antes de ser recogidas

Nectarinas antes de ser recogidas Universitat Rovira i Virgili (URV) Omicrono

Por su parte, la espectroscopia MIR se utiliza de forma rutinaria para identificar compuestos, estudiar grupos funcionales y caracterizar sólidos, líquidos o gases en laboratorios de química orgánica, análisis ambiental o materiales.

La luz, aunque compuesta de partículas, se comporta como una onda de energía. Así, los colores que presentan los objetos son el resultado de las distintas longitudes de onda de la luz que los objetos reflejan y que llega al cerebro a través de sus ojos.

Los objetos absorben una parte de la luz y reflejan otra según sus cualidades y composición biológica: por eso unas hojas se ven más verdes y otras, marrones. La luz visible forma parte del espectro electromagnético que el ojo humano puede detectar, aproximadamente entre 380 y 750 nanómetros de longitud de onda.

La luz infrarroja tiene una longitud de onda más larga que el rojo y por eso el ojo humano no lo percibe. El infrarrojo cercano que han usado estos investigadores abarca aproximadamente de 780 a 2.500 nm, es decir, desde el límite del espectro visible hasta parte del infrarrojo clásico.

Sistema de monitoreo para conocer el punto de maduración óptimo de la fruta.

Sistema de monitoreo para conocer el punto de maduración óptimo de la fruta. Universitat Rovira i Virgili (URV) Omicrono

Mientras, el infrarrojo medio se sitúa aproximadamente entre 2,5 y 25 μm, es decir, de 4.000 a 400 cm. Se hace incidir radiación infrarroja sobre la muestra y se registra qué fracción absorbe o se transmite en cada longitud de onda.

La máquina recibe como respuesta una onda cuya frecuencia refleja la capacidad absorbente de la hoja y la transmitancia, es decir, las vibraciones que permiten las moléculas, lo que se puede interpretar como la salud de la planta. Un modelo matemático analiza esos datos para responder a la pregunta sobre la madurez del producto.

Espectroscopio

Espectroscopio URV Omicrono

Hasta la fecha, la técnica ha demostrado ser un indicador particularmente preciso del peso y la firmeza de la fruta. Otras propiedades relacionadas con la madurez, como el contenido de azúcar, el pH y la acidez, todavía no se indican con tanta precisión.

Los investigadores de la Universidad Rovira i Virgili (URV) señala que los modelos aún deben perfeccionarse, en particular para mejorar propiedades de estimación como la acidez.

El equipo sigue trabajando con el estudio de las uvas, pero esperan poder ampliar su técnica a otras variedades de frutas y 'especializar' los análisis. "Si el agricultor tiene solo un tipo de nectarina, se puede hacer este modelo matemático específico de la correlación entre la información química del fruto y sus hojas", concluye Daniel Schorn.