VCBT y BIOSYST/MeBioS, referentes sobre investigación poscosecha en Bélgica

Reportaje a VCBT KU Leuven, donde se aúnan la investigación poscosecha demandada por la industria y la investigación básica

  VCBT son las siglas, en flamenco, del Centro Flamenco de Tecnología Poscosecha. Este se ocupa de la investigación para satisfacer la demanda de los productores hortícolas belgas. Funciona, como BIOSYST/MeBioS, dedicado a la investigación básica, en la Universidad de Lovaina (Lovaina). Brevemente, VCBT KU Leuven. (VCBT KU Lovaina). Su director es Bart Nicolai, sobre quien merece la pena hacer una pequeña explicación personal/profesional. Tiene formación tanto en ingeniería agrícola como en matemáticas aplicadas. Participaba en un trabajo en la Universidad de Lovaina cuando las cooperativas hortícolas belgas plantearon la necesidad de crear una unidad de investigación que pudiera resolver sus problemas. A Bart Nicolai se le pidió que hiciera frente a este desafío y desde entonces, en 1997, lo ha estado haciendo, como director del Centro. Su impronta aún es visible y en trabajos que se presentan en congresos. La aplicación de las matemáticas para explicar procesos es una característica de Grupo Poscosecha VCBT KU Leuven.  

Dos líneas de difusión de los resultados

Los objetivos del Grupo son “proporcionar ciencia, tecnología y consultoría poscosecha para mejorar la calidad poscosecha de frutas y hortalizas en Flandes y en todo el mundo”. Los resultados del trabajo realizado para cumplir estos objetivos se divulgan a través de dos canales claramente diferenciados. Las realizadas por cuenta de VCBT se publican en medios técnicos, que llegan al productor y a los técnicos en Flandes. Por el contrario, la investigación básica de BIOSYST/MeBioS se difunde a través de revistas científicas, congresos y simposios de todo el mundo. El Centro de Tecnología Poscosecha de Flandes (VCBT) se estableció en 1997. Se trata de una asociación público-privada entre KU Leuven y cooperativas belgas de frutas y hortalizas. Su misión es crear valor añadido para las cooperativas hortícolas belgas y sus miembros mejorando la calidad poscosecha de las frutas y hortalizas frescas. Cuenta con acreditaciones ISO 17025 y GEP. La extensión es parte de sus actividades principales y está a cargo de Ann Schenk. Abarca el asesoramiento individual o colectivo y el desarrollo de proyectos.

Producción e investigación en Bélgica

Las principales especies producidas en Bélgica son peras (366.000 t*), manzanas (219.000 t), fresas (51.000 t), tomates (288.000 t), puerros (135.000 t), zanahorias (82.000 t) y escarola (33.000 t) (*). En Bélgica existen 6 cooperativas en las que se agrupan sus productores:

• BelOrta, la compañía principal, vende casi el 50% del total, con un valor de alrededor de 500 millones de euros al año
• BFV es una subasta de frutas que tiene planes de colaborar más estrechamente con BelOrta
• LTV es otra subasta de frutas
• REO, dedicada a las hortalizas de exterior
• Hoogstraten, fresa, pimiento, pepino, tomate.

La VBT (Asociación de Cooperativas Hortícolas Belgas) representa y defiende, tanto a nivel nacional como internacional, los intereses de estas cooperativas con una facturación total de 1.100 millones de euros. En las distintas comarcas existen estaciones experimentales, un total de seis, especializadas en los cultivos hortofrutícolas de la zona, a las que se suma VCBT, que centraliza la investigación poscosecha. Las seis estaciones son Proefcentrum Hoogstraten, Inagro, Provinciaal Proefcentrum voor de Groenteteelt Oost-Vlaanderen, Proefstation voor de Groenteteelt, pcfruit y Praktijkpunt Landbouw Vlaams Brabant.

Investigación en VCBT KU Leuven

La investigación abarca frutas y hortalizas de producción local. También, incluye especies tropicales y subtropicales, tales como: tomate, lechuga, puerro, manzana, pera, fresa, plátano, kiwi y mango. La endibia, que también se considera en la investigación, es un producto que está disminuyendo en la demanda del consumidor. Tienen socios industriales y parte de los resultados obtenidos se invierten en cooperación al desarrollo. Las actividades incluyen:

• I+D en biología y tecnología poscosecha
• Servicios de extensión para la industria hortícola
• Capacitación de estudiantes y personal
• Transferencia de conocimientos a países en desarrollo.

Las instalaciones

Las instalaciones de las que dispone VCBT KU Leuven incluyen un laboratorio, una plataforma informática de alto rendimiento y la infraestructura para realizar las pruebas de almacenamiento.

Laboratorio

El laboratorio cuenta con cuatro equipos de cromatografía de gases: espectrometría de masas, cromatografía de gases-espectrometría de masas y un SIFT-MS (espectrometría de masas con tubo de flujo de iones seleccionados). Este último es capaz de analizar compuestos orgánicos volátiles (COV) y gases inorgánicos en el aire en tiempo real. Otros equipos relevantes son:

• 3 equipos de HPLC, cromatografía líquida de alta resolución, cromatografía líquida de alta resolución
• Una instalación central para tomografía computarizada de rayos X (XCT)
• 3 equipos de prueba universales
• 3 cromatógrafos de gases compactosphs con sensor fotoacústico de etileno
• Espectrómetros NIR

Plataforma informática

En la plataforma computacional tienen acceso a computación de alto rendimiento (HPC) y software para dinámica de fluidos computacional (CFD), bioestadística, biología computacional, renderizado 3D, etc.

Almacenamiento

Las instalaciones para la realización de ensayos de conservación incluyen una planta piloto de Atmósfera Controlada con 60 equipos AC (y ACD o DCA, atmósfera dinámica controlada), 4 cámaras DCA, 2 salas para evaluación de vida útil, hidroenfriador, 8 incubadoras Weiss de temperatura y humedad controlada y otras 6 incubadoras de temperatura controlada. [caption id="attachment_24905" align="aligncenter" width="740"] Vista de las cámaras de conservación de frutas[/caption]

El personal

El personal de VCBT KU Leuven es un profesor, dos gerentes de investigación, cuatro posdoctorados, 20 estudiantes de doctorado, 10 técnicos y administrativos, y 5 dedicados a la extensión.

Principales temas de investigación aplicada a la producción (VCBT)

La investigación en VCBT apunta a resolver los problemas prácticos a que se enfrenta la producción. Uno de ellos es conocer las fechas óptimas de recolección de las variedades; forma parte de la evaluación de nuevas variedades, así como las condiciones óptimas de almacenamiento para cada una de ellas. VCBT sigue los avances de la tecnología evaluando las novedades en tecnologías de almacenamiento, incluyendo nuevos sensores y técnicas de reducción del consumo de energía. Y acompaña al mercado en su interés por la diversificación de la oferta. Los temas fundamentales de investigación abarcan la biofluídica, la biología de los sistemas poscosecha, la calidad poscosecha y las aplicaciones de ingeniería. [caption id="attachment_24906" align="aligncenter" width="402"] En el laboratorio se estudian equipos para evaluar la calidad interna del fruto basados en métodos habituales en medicina y cuyo menor coste permitirá también su uso en agricultura.[/caption]    

Principales temas de investigación básica

La investigación básica está a cargo de BIOSYST/MeBioS, donde se avanza en el conocimiento de la fisiología de frutas y hortalizas y los mecanismos que la regulan. La microestructura de los tejidos de frutas y hortalizas varía entre especies y entre variedades y su conocimiento es previo para conocer la distribución de gases en el interior de, por ejemplo, una manzana. Los tejidos de Jonagold, Kanzi, y Braeburn difieren, distintos a su vez de una pera Conference. Un modelo multiescala que han desarrollado predice el gradiente de gases dentro del fruto. Los flujos de distribución de gases dentro de la fruta cambian con la concentración de oxígeno; se estudia qué pasa cuando se pasa de 21 kPa a 0 kPa, límite este último al que tiende a llegarse con las DCA. Otros temas de investigación básica en que este grupo ha trabajado recientemente son la regulación del metabolismo hipóxico, detección de oxígeno, análisis multiómico de la biosíntesis de etileno y la transducción de señales, modelos cinéticos para la transducción de señales de etileno, métodos rápidos para el análisis del sabor, desarrollo del sabor durante DCA, micro y nanotomografía de rayos X, morfogénesis de frutos y el transporte de gas.

Principales temas en los que se aplica la investigación básica

Conservación en cámaras

El conocimiento fruto de la investigación en aspectos básicos permite trabajar en el desarrollo de, por ejemplo, nuevos conceptos de almacenamiento en que se aspira a llegar al límite inferior de concentración de oxígeno admisible para una conservación adecuada (LOL, lower oxygen limit). Se continúa trabajando en DCA, atmósfera controlada dinámica, en que el nivel de oxígeno se hace variar en función de la fisiología de la fruta. Difieren los sensores que se utilizan para determinar la hipoxia. Entre ellos están la medición de la fluorescencia de la clorofila, la medición del etanol que se genera en los tejidos, o la medición del cociente respiratorio. De hecho, esta línea de investigación ha dado lugar a la creación del spin-off Optiflux.

Análisis de compuestos aromáticos

El control del comportamiento en cámara de diferentes productos en base al aroma es otra línea de investigación; en el caso de KuLeuven, como parte del proyecto Interreg, en que esto se estudia en pomáceas. También se comparan los resultados obtenidos del análisis de compuestos aromáticos mediante clásico GC-MS (cromatografía de gases - espectrometría de masas) y el equipo SIFT-MS (espectrometría de masas de tubo de flujo de iones seleccionados), más novedoso.

Selección y clasificación

En selección y clasificación se estudian equipos que analizan la fruta en dos dimensiones y en tres dimensiones. Esto último se realiza mediante equipos ya ampliamente usados en medicina y cuyo abaratamiento prácticamente ya permite aplicaciones en selección de frutas y hortalizas.

Inteligencia Artificial

AI, Inteligencia Artificial, se utiliza en las técnicas de captura de imágenes, para su procesamiento y, a partir de ahí, poner a punto aplicaciones para la inspección de productos en fresco y procesados. La inteligencia en la cadena de suministros poscosecha tienen en cuenta las características del producto, qué ocurre en la cadena de distribución y a partir de la interpretación de los datos obtenidos, evaluar la cadena de distribución. Interesa el cumplimiento de la trazabilidad e identificar las causas de potenciales pérdidas de calidad.

Modelización de la calidad poscosecha

En la modelización de los factores que afectan la calidad el control estadístico del proceso permite crear alertas cuando los parámetros se desvían de los deseados, permite predecir la calidad, es decir, los días de vida útil que tendrá el producto y también predecir la calidad en relación a atributos específicos de cada producto. La modelización de la calidad permite tener información genérica y específica por producto. La información es básica para la elaboración de sistemas que guían la toma de decisiónes.

Gemelo digitales y digitalización

Los gemelos digitales permiten conocer las condiciones que se están dando, por ejemplo, en una cámara frigorífica de Atmósfera Controlada Dinámica. Se busca de esta forma tener una cámara frigorífica "inteligente", dotada de una estación donde se mide oxígeno, anhídrido carbónico, etileno y volátiles. La información se ve en el gemelo digital y esto permite tomar decisiones para controlar la cámara DCA. Las aplicaciones que permitan digitalizar la agricultura son otro campo de estudio. Entre ellas, la medición del nivel de maduración mediante equipos portátiles, etc.

La spin-off Optiflux

En Atmósferas Controladas Dinámicas, llegar al nivel más bajo de oxígeno que es capaz de soportar la fruta exige medir su vitalidad para evitar condiciones de anoxia. Para esto se utilizan tres métodos, la fluorescencia de la clorofila, el nivel de etanol y el cociente respiratorio (RQ). La spinoff Optiflux, que emergió de VCBT KU Leuven, soluciona un inconveniente relacionado con este último método. Antes el RQ tenía inexactitudes en la medición debido a fugas. Optiflux desarrolló un método de corrección de fugas patentado que permite obtener mediciones de RQ fiables, incluso si la cámara no es totalmente estanca. Este instrumento recopila datos de medición de oxígeno, dióxido de carbono, etileno, amoníaco y temperaturas y los utiliza para predecir los cambios de calidad de la fruta durante el almacenamiento a largo plazo como una herramienta de apoyo a la toma de decisiones para los gerentes de tiendas de refrigeración.   [caption id="attachment_24907" align="aligncenter" width="235"] Optiflux recopila datos de medición de oxígeno, dióxido de carbono, etileno, amoníaco y temperaturas[/caption]    

Una particularidad, la colección más grande del mundo de variedades de banano

No pertenece al laboratorio de Bart Nicolai, pero este investigador tuvo la amabilidad de mostrárnoslo. Es una colección iniciada por un investigador belga en el Congo que luego fue transferida a Bélgica y actualmente es la colección de variedades de banano más grande del mundo. Es administrado por Alliance Bioversity & CIAT, como parte de un programa global que busca proteger la diversidad de esta especie, uno de los principales frutos del comercio mundial y principal alimento en muchos países. El investigador principal de KU Leuven es el Prof. Hervé Vanderschuren del Laboratorio de Mejoramiento de Cultivos Tropicales. De esta colección se han enviado más de 60.000 muestras a 200 instituciones repartidas en 80 países. La colección se mantiene tanto en tubos de ensayo como en almacenamiento criogénico.   * European Statistics Handbook, Fruit Logistica 2023 En la imagen principal, el Prof. Bart Nicolai en la sala de control de las cámaras de experimentación provistas de AC