La poscosecha en el Plant Science Laboratory de la Universidad de Cranfield

En la Universidad de Cranfield, el Plant Science Laboratory, ocupa un moderno edificio. En él  funciona el grupo poscosecha que se define como uno de los mayores y mejor equipados del mundo.

 

Poscosecha en UK

 

En la Universidad de Cranfield funciona uno de los grupos de investigación en poscosecha más activos a nivel internacional, liderado por el catedrático Leon Terry. Esta Universidad tiene la particularidad de dedicarse exclusivamente a alumnos de postgrado, en formación de Máster y Doctorado, con un fuerte enfoque industrial.

En los equipos de investigación vinculada a poscosecha de frutas y hortalizas participan tres profesionales españoles, los doctores Natalia Falagán, Ma Carmen Alamar y Ángel Medina, quienes nos explicaron la estructura de la Universidad, algunos de los proyectos principales en poscosecha y nos mostraron los laboratorios, cámaras frigoríficas e invernaderos con que cuentan.

 

La Universidad

Situada al Norte de Londres, a algo más de una hora de viaje, se caracteriza por la excelencia de su enseñanza e investigación. Un 96% de los graduados se emplea en menos de 6 meses. Ha ganado por 5ª vez el galardón “Queen´s Anniversary Prize for Higher and Further Education”. En los últimos tres años han hecho inversiones en nuevas instalaciones, en base a fondos externos, de más de 70 millones de libras. La red de profesionales que pasaron por sus aulas sobrepasa los 60.000. Es la institución de enseñanza número 1 en el Reino Unido por el ratio de profesores / alumnos, 1 a 7, según datos de HESA de 2016-17 (HESA, Higher Education Statistics Agency).

En los terrenos adyacentes se encuentra un campo de aviación –recientemente la ex CEO de PepsiCo, Indra Nooyi, inauguró una de las instalaciones para las que había aportado fondos (esta empresa elabora diariamente 5 millones de bolsas de patatas fritas) y pudo aterrizar en su avión privado en estas pistas. La Universidad comenzó en 1946 con la Escuela de Aeronáutica, donde se basaba la estación de la RAF. Durante los años 50 y 60 se incrementó la investigación relacionada con el diseño de aviones y se expandió hacia fabricación y gestión de aeronaves.

Paralelamente, durante esos años, la investigación agraria se realizaba en el campus de Silsoe donde se encontraba el National College of Agricultural Engineering, fundado en 1963. En 1975 se unió a Cranfield y esta es la base del actual grupo dedicado a poscosecha. El catedrático Leon Terry, director del Plant Science Laboratory, comenzó su trayectoria investigadora en el campus de Silsoe.

 

Plant Science Laboratory

En la Universidad de Cranfield, el Plant Science Laboratory, ocupa un moderno edificio. En él  funciona el grupo poscosecha que se define como uno de los mayores y mejor equipados del mundo. Los investigadores trabajan en despachos situados en varias salas comunes lo que facilita el contacto entre científicos; dos plantas superiores están ocupadas por los laboratorios y algunas cámaras frigoríficas. En las instalaciones del exterior, el AgriEpiCentre, hay cámaras de crecimiento y varias cámaras frigoríficas provistas con equipos para estudiar el efecto de atmósferas controladas estáticas y dinámicas, y equipos para estudios agronómicos (ensayos de compactación de suelos, etc.).

El edificio donde se encuentra el Plant Science Laboratory alberga también a los investigadores de Soil and Agrifood Institute, Applied Mycology Group, Soil Systems Group y Crop Water Use Group.

La reunión, facilitada por la Dr. Natalia Falagán, nos permitió conocer los trabajos que se realizan y visitar las instalaciones. Esta investigadora, de Murcia, estudió Ingeniería Agronómica en la Universidad Politécnica de Valencia y completó sus estudios de Máster y doctorado en la Universidad Politécnica de Cartagena, en el Grupo de Postrecolección y Refrigeración, participando en investigaciones sobre restricción del riego en fruta de hueso bajo la dirección de los Dres Encarna Aguayo y Francisco Artés Calero. Desde hace tres años está en el Reino Unido; es Research Fellow en Food Science and Technology en el Plant Science Laboratory de la Universidad de Cranfield.

 

Objetivos y financiación

Los trabajos que se realizan en el Plant Science Laboratory tienen por objetivo el desarrollo de tecnología para reducir el desperdicio alimentario y extender el almacenamiento y vida útil de los productos vegetales en fresco hasta el hogar del consumidor final, al mismo tiempo que se preserva la calidad de los alimentos.

Para ello se realizan estudios de fisiología poscosecha y bioquímica de productos en fresco; de metabolómica dirigida y no dirigida (búsqueda de una sustancia determinada o búsqueda de sustancias desconocidas); estudios sobre mejora del perfil bioquímico, y se desarrollan sensores para evaluar el producto y el embalaje.

Como clientes tienen a empresas como la ya mencionada PepsiCo, Unilever, Johnson Matthey Plc., Waitrose,, MMUK (parte del grupo Muñoz), , Tesco y AHDB. Esta última, Agriculture & Horticulture Developmente Board es financiada por los agricultores y trabaja con diferentes grupos de investigación del Reino Unido para dar solución a los problemas de sus miembros. Además, el Plant Science Laboratory recibe financiación gubernamental, como es el caso del BBSRC (Biotechnology and Biological Sciences Research Council), para la realización de proyectos en el área de poscosecha.

 

Laboratorios

Las dos plantas que ocupan los laboratorios en las que el Plant Science Laboratory realiza su investigación albergan equipos abundantes y modernos para realizar estudios de calidad fisiológica, funcional y de biología molecular en frutas y hortalizas.

Para conocer la calidad fisiológica se utilizan respirómetros en tiempo real (miden los mg de CO2 producidos por kg y por hora), sensores de etileno (miden la producción de etileno), colorímetros y cámaras científicas para análisis de imagen (L, C*, H*), texturómetro automático (mide firmeza, N), titulador automático (acidez, en g por litro), pH metro.

Para medir la calidad funcional cuentan con múltiples espectrofotómetros, HPLC (High Performance Liquid Chromatography, cromatografía líquida de alta eficacia) y UPLC (Ultra High Performance Liquid Chromatography).

Además, tienen equipos especiales como
– TD-GC-ToF MS (mide volátiles),
– UPLC-QToF MS (Ultra-High Performance Liquid Chromatography-Quadrupole Time-of-Flight mass spectrometry) para realizar separciones cromatográficas rápidas de alta resolución,

– UPLC-Qtrap-MS, también basado en cromatografía líquida, mide metabolitos objetivo y no objetivo.

En la zona de laboratorios están también los equipos utilizados para los trabajos de biología molecular y transcriptómica.

 

Invernaderos

De los dos invernaderos existentes en la Universidad, ambos de cristal, el más reciente es también el de más altura, 12 metros. El motivo es invernadero cuenta con un puente grúa en el que se montan cuatro tipos de cámaras de las que se obtienen diferentes informaciones:
– RGB, toma imágenes de alta resolución
– Térmica infrarroja,  analiza los cambios de temperatura en la planta, lo que indica la transpiración
– Hiperespectral de infrarrojo cercano visible, recoge datos en 923 longitudes de onda, en un rango entre 280-1000 nm
– Hiperesprectal de infrarrojo de onda corta, recoge datos en 259 longitudes de onda, en un rango entre 950-2500 nm.

Las cámaras hiperespectrales se pueden usar para medir la respuesta de las plantas al estrés (por ejemplo el contenido en agua y clorofila) y también pueden medir diferencias estructurales que pueden provocar un cambio en la manera en que la luz se absorbe, transmite o refleja.

También cuentan con una cámara PSII de fluorescencia, que puede detectar cambios en los pigmentos de la planta antes de que esos cambios sean visibles para el ojo humano.

En el invernadero de menos altura se realiza mejora genética; entre los cultivos en que se investiga están tomate y vainilla.
Proyecto para controlar en tiempo real la calidad de los productos almacenados, QCAP, mediante la detección de volátiles

En el proyecto QCAP, “Real-time interactive storage quality control in fresh agro products”, se busca desarrollar una herramienta asequible para que los agricultores, principalmente en las instalaciones de almacenamiento, puedan controlar la calidad de sus productos en tiempo real. Se trabaja en el desarrollo de sensores capaces de detectar diferentes tipos de gases emitidos por los productos que pueden ser utilizados como biomarcadores de defectos fisiológicos y podredumbres. Con esto se espera alcanzar una reducción del 3 al 10% de las pérdidas. Forma parte de la convocatoria Interreg que busca promover interrelación entre instituciones de investigación y empresas del Noroeste de Europa y promover el desarrollo económico de estas áreas.

Del Reino Unido participa NKT Photonics A/S, que se ocupa del desarrollo de los láseres que forman parte de los sensores, y la Universidad de Cranfield, con Leon Terry como investigador principal y Angel Medina y Sofia Kourmpetli como investigadores. Se han desarrollado dos prototipos de sensores para ser validados bajo condiciones comerciales; para peras en Bélgica, para manzanas y arándanos en Alemania y para patatas en el Reino Unido. El proyecto se desarrolla entre 2017 y 2020.

Este proyecto nos lo explica Ángel Medina-Vaya, quien participa activamente en QCAP. Ángel es de Valencia y estudió Biología en el campus de Burjasot. Está asentado en el Reino Unido desde hace ya casi una década y es Senior Lecturer in Food Mycology en el Applied Mycology Group y es también el Director del AgriFood MSc Programme. Trabaja en el Cranfield Soil and AgriFood Institute en la School of Water, Energy and Environment de la Universidad de Cranfield.

Otro proyecto vinculado a la detección de volátiles que fue financiado por InnovateUK y en el que el Applied Mycology Group colaboró con East Malling research y Cascade Technologies Ltd. estuvo dedicado al desarrollo de sensores fotónicos no invasivos, basados en láseres de cascada quántica, para la detección de infecciones fúngicas latentes y podredumbre o trastornos internos en fruta, finalizado en marzo de 2016. El objetivo era la integración de estos sensores en las líneas de envasado para poder apartar los envases conteniendo producto con infecciones incipientes.

 

Más proyectos

Ma Carmen Alamar es de Valencia y también estudió Biología en el campus de Burjasot. Reside en el Reino Unido desde hace una década, es Lecturer (profesora titular) en Postharvest Biology y Directora del Master Food Systems and Management. Está involucrada en varios proyectos de investigación del Plant Science Laboratory y es una especialista en almacenamiento de patata, así como en el estudio de los mecanismos involucrados en la dormancia y brotación de tubérculos y bulbos. Nos explica los proyectos siguientes.

En uno de los proyectos del Plant Science Laboratory, se estudia distintas estrategias para extender el almacenamiento y reducir los desechos a través del desarrollo de materiales nuevos para crear atmósferas modificadas. Este proyecto tiene comopartner a Johnson Matthey, propietario actual de Stepac, una empresa que ya cuenta con una gama de materiales plásticos de permeabilidad selectiva. También participa el BBSRC, un organismo público no departamental y mayor financiador público de biociencia no médica del Reino Unido, e Innovate UK, la agencia de innovación.

Preservación del sabor y aroma de las manzanas cultivadas en el Reino Unido; este proyecto busca reducir la dependencia de producto importado y participan Avalon Produce Ltd., RH Group, Greenyard, Chelsea Technologies Group Ltd., y Tesco.

Extensión de estación del espárrago utilizando Atmósferas Controladas Dinámicas, en el cual participa Cobrey Farms, empresa líder del sector, como principal socio colaborador junto con la Universidad de Cranfield.

Implementación de alternativas al CIPC (controla la brotación de patata) nuevas y eficientes en costes, para un almacenamiento sostenible de las patatas. Se trata de una investigación financiada por InnovateUK con PepsiCo como empresa coordinadora del projecto.

Los proyectos de la Universidad de Cranfield contemplan también otras inquietudes de la sociedad como es la agricultura urbana. El Proyecto Rurban Revolution, en que trabajan otros grupos de investigación diferentes al visitado, se ocupa de ello. Es una colaboración las Universidades de Liverpool y Lancaster y está financiado por el Global Food Security’s ‘Resilience del UK Food System Programme, con el apoyo de BBSRC, ESRC, NERC y el gobierno de Escocia.

 

En la imagen, Natalia Falagán explica las características de la Universidad de Cranfield, dedicada, exclusivamente a estudiantes de posgrado y a la investigación, y con un gran prestigio internacional

Productos

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