NIR, una herramienta no destructiva para los análisis frecuentes necesarios para controlar la calidad y establecer fechas de cosecha en una amplia variedad de cerezas

Vijayalaxmi Kinhal, escritor científico de CID Bio-Science

La espectroscopía visible a infrarrojo cercano (Vis-NIR) se usa ampliamente en la cadena de suministro para optimizar la producción de frutas. La aplicación de esta técnica versátil se está probando y ensayando para un número creciente de productos frescos. Investigaciones recientes muestran qué parámetros internos en las cerezas se pueden estimar de forma no destructiva mediante espectroscopía NIR. En base a sus hallazgos, los científicos recomiendan el uso de dispositivos portátiles con espectroscopía NIR para los análisis frecuentes necesarios para monitorear la calidad y establecer fechas de cosecha en una amplia variedad de cerezas. Espectroscopía NIR La espectroscopía NIR es la interacción del espectro NIR (760–2500 nanómetros [nm]) de luz con los enlaces atómicos dentro de los productos químicos. En el caso de NIR, los enlaces que involucran hidrógeno, como O – H, C – H y N-H, son vitales. Dado que estos enlaces tienen energías diferentes, la diferencia en su interacción con NIR ayuda en la identificación y cuantificación de los compuestos. Las tres interacciones que se usan en la espectroscopía NIR son la reflexión, la absorción y la transmisión de NIR. Los dispositivos portátiles pequeños que han miniaturizado la compleja técnica de la espectroscopía NIR son importantes para la industria de la cereza. Tienen las siguientes ventajas: - Uso in situ en toda la cadena de suministro: huerto, almacenamiento en frío, transporte, venta minorista y procesamiento. - Lecturas precisas, objetivas y rápidas que son fáciles de entender. - La operación es simple, por lo que todo el personal puede usar las herramientas sin capacitación. Se estima que hay 1500 variedades de cerezas, que pertenecen a dos especies: - Prunus avium, o cerezas dulces, que generalmente se consumen como frutas frescas - Prunus cerasus, o cerezas agrias, que se procesan en jugo y brandy y se usan para cocinar Los resultados de investigaciones recientes han confirmado que la espectroscopía NIR se puede utilizar en variedades de cereza para detectar y cuantificar - Firmeza - Contenido de sólidos solubles (SSC) - Materia seca (MS, DM, dry matter) - Acidez - Intensidad de color o croma. F-750 Produce Quality Meter Basado en la espectroscopía NIR, el medidor de calidad de productos F-750, fabricado por Felix Instruments Applied Food Science, es un dispositivo general para productos frescos. El F-750 puede medir de forma no destructiva SSC, DM, acidez titulable y color. Se pueden generar lecturas individuales en 4 a 6 segundos. El F-750 también tiene un modelo de inicio para la estimación de materia seca para cerezas dulces. El modelo fue proporcionado por Agriculture and Agri-Food Canada y fue creado en 2017 por el Dr. Peter Toivonen, Adrian Batista y Brenda Lannard del Centro de Investigación y Desarrollo de Summerland. Se pueden crear fácilmente otros modelos con la ayuda de las instrucciones que lo acompañan Índices de cosecha Cosechar en el momento correcto es crucial para garantizar que las frutas cumplan con los estándares del mercado. Las frutas que no están maduras o demasiado maduras no tendrán los atributos de calidad deseados. Por lo tanto, predecir la fecha de cosecha puede mejorar la calidad del rendimiento. La cereza no es climatérica y no madurará después de la cosecha. Sin embargo, puede envejecer, lo que hace que se ablanden y se pudran. La fruta madura en el árbol y cambia la textura, el color y el sabor. Las cerezas duras, verdes e inmaduras ablandan, son más dulces y se vuelven rojas a negras. Por lo tanto, como en todas las frutas no climatéricas, el contenido de azúcar y el desarrollo del color pueden usarse como indicadores de maduración para establecer el tiempo de cosecha. - El índice de absorbancia IAD se puede medir con dispositivos portátiles de espectroscopía Vis-NIR. Este índice mide la pérdida de color verde a medida que avanza la maduración. El desarrollo del color de la fruta en las cerezas se ha correlacionado con el contenido de antocianinas y azúcar, por lo que la intensidad del color de la piel o el croma es un buen indicador de los procesos de maduración interna. - A medida que las frutas maduran, se vuelven menos agrias y más dulces. La relación diferente entre SSC y acidez se puede utilizar para identificar las diferentes etapas de madurez en las cerezas. El SSC se mide por el grado BRIX y la acidez se mide por el pH. La relación entre acidez y dulzura se puede utilizar para establecer el tiempo de cosecha cuando se alcanza la relación SSC / pH deseada. Las imágenes hiperespectrales NIR basadas en la firma espectral de los compuestos se pueden usar para estimar los niveles de azúcares y pH en las frutas, como se muestra en la Figura 1 del trabajo original. Sin embargo, es un desafío miniaturizar la tecnología de imágenes para adaptarse a los dispositivos portátiles. Control de calidad poscosecha Las cerezas dulces utilizadas como frutas frescas deben almacenarse con cuidado. Su vida útil depende de la temperatura de almacenamiento y la humedad. El tiempo de almacenamiento para las cerezas es el siguiente: - A temperatura ambiente durante 2-3 días. - En refrigeración a unos 4 ° C durante 14 días. - Cuando se enfría a 0oC en 36 horas, se puede almacenar por más tiempo. Durante el almacenamiento y el transporte, los parámetros de calidad se controlan para - Seleccionar las frutas en mal estado y quitarlas para mantener la calidad del lote - Fijar el precio de las frutas determinando la calidad del producto Los dispositivos NIR portátiles pequeños también son valiosos en todas estas etapas. Algunos de los parámetros de calidad importantes que se controlan son el contenido de color, firmeza, golpes, contenido en sólidos solubles (SSC) y materia seca (DM). Calidad sensorial El modismo "guinda del pastel" para definir cualquier cosa que haga que una situación sea perfecta debería mostrar cuán importante es la apariencia de la fruta. Los consumidores que compran cerezas buscan la perfección en el color y el brillo. Las diversas variedades vienen en diferentes colores tentadores, desde rojo hasta negro. Las cerezas deben su color al pigmento antocianina en las células de la piel. Es responsable de los colores amarillo, naranja, rojo, magenta, violeta y azul en las frutas, verduras y hojas de otoño. El desarrollo del color se puede medir mediante el índice de absorbancia IAD con espectroscopía vis-NIR. Golpes A medida que envejecen, las cerezas se vuelven blandas y pueden magullarse fácilmente debido a su piel delgada. Por lo tanto, los golpes son una función de la firmeza en las frutas. Los golpes pueden conducir a cambios externos e internos. Debido a ellos hay un cambio en la firmeza, el color y el contenido de SSC. Las manchas de golpes favorecerán el desarrollo e podredumbres, como se muestra en la Figura 2 del documento original. En las primeras etapas, los cambios no son fácilmente visibles para el ojo humano, pero los frutos magullados pueden identificarse mediante la espectroscopía Vis-NIR. Sabor Las cerezas que son más firmes en la cosecha duran más pero tienen menos contenido de azúcar, por lo que el sabor de la fruta se ve afectado. Por esta razón, el azúcar sigue siendo uno de los componentes más importantes para evaluar la calidad en el almacenamiento y la venta minorista. - Los azúcares presentes en las cerezas son los azúcares solubles sacarosa, fructosa y glucosa, así como el sorbitol, el azúcar alcohol. Los azúcares solubles se pueden medir con BRIX. - Además del azúcar, también se ensayó la materia seca para determinar el sabor de las frutas almacenadas. La MS, materia seca (DM, dry matter), es tan buena o incluso mejor que el contenido de azúcar para predecir la calidad y el sabor de las cerezas dulces. La materia seca es el total de todos los sólidos presentes en las frutas menos su contenido de agua. En las cerezas dulces, el 80% de la materia seca son azúcares, y el resto es fibra, ácidos y algunas proteínas. Por lo tanto, la DM es un buen indicador de todos los azúcares y, por lo tanto, es mejor para evaluar el sabor que solo el contenido de azúcar soluble. Ambos parámetros pueden medirse en cerezas en almacenamiento en frío a 0 ° C y temperatura ambiente. Por lo tanto, se recomienda el uso de dispositivos NIR portátiles para el control de calidad no destructivo. Aumentando la seguridad alimentaria Las cerezas que se cosechan en el momento equivocado no serán de la calidad adecuada, por lo que las posibilidades de rechazo posterior a la cosecha son mayores. Además, el deterioro puede aumentar cuando las frutas se cosechan tarde. La clasificación y detección de frutas magulladas también puede reducir el desperdicio. Por lo tanto, las herramientas manuales simples basadas en NIR, que se pueden usar en toda la cadena de suministro, pueden aumentar el rendimiento en la finca y mantener la calidad de las frutas hasta que lleguen a los consumidores. Esto hace que la producción sea más rentable para los agricultores y proveedores. Además, la producción de alimentos se vuelve más sostenible y segura. Fuente