Técnica láser permite detectar cuándo cosechar frutos

Técnica láser permite detectar cuándo cosechar frutos

La capacidad de detectar cuándo cosechar frutos “climatéricos” —como manzanas, bananas, peras y tomates— en el momento preciso para garantizar una máxima calidad tanto en términos de sabor como de textura, pronto podría estar al alcance de los agricultores, gracias al trabajo de un equipo de investigadores de la Universidad de San José en el Líbano y la Universidad de Bretaña Occidental de Brest en Francia.

Como informa el equipo en un trabajo publicado en la revista Applied Optics de The Optical Society (OSA), acaban de demostrar que una técnica láser biospeckle es capaz de detectar el punto de apogeo de los frutos climatéricos.

La instalación del equipo para medir los patrones speckle constaba de una luz coherente, un rayo láser, polarizadores, y placas de cuarto de onda, para generar diferentes polarizaciones incidentes, y una cámara digital para grabar el patrón de speckle. Imagen: R. Nassif
La instalación del equipo para medir los patrones speckle constaba de una luz coherente, un rayo láser, polarizadores, y placas de cuarto de onda, para generar diferentes polarizaciones incidentes, y una cámara digital para grabar el patrón de speckle. Imagen: R. Nassif

¿Qué importancia tiene este “apogeo climatérico”? “Los frutos se dividen en dos categorías: climatéricos o no climatéricos”, explica Rana Nassif, investigadora de postdoctorado afiliada tanto a la Universidad San José como a la Universidad de Bretaña Occidental de Brest. “Los frutos climatéricos continúan su maduración una vez separados del árbol o la planta, por lo que estos frutos emiten etileno y están caracterizados por un apogeo climatérico, que indica la emisión máxima de etileno. Este apogeo da la señal de que la fruta ha alcanzado su madurez”. Tras ello, la fruta es más susceptible a invasiones fúngicas o comienza a deteriorarse a causa de la muerte celular.

Mediante la actividad de biospeckle, generada por la iluminación de un medio biológico con luz coherente, los investigadores estudiaron la evolución de los patrones de dos lotes de manzanas Golden mientras maduraban en entornos de temperatura baja y temperatura ambiente.

Para hacer esto, el equipo usó una instalación más bien simple que constaba de una luz coherente, un rayo láser, polarizadores, y placas de cuarto de onda, para generar diferentes polarizaciones incidentes, y una cámara digital para grabar el patrón de speckle. “La simplicidad y el bajo costo son las ventajas de nuestra técnica”, aseguró Nassif.

¿Cómo funciona? La luz láser interactúa con cualquier medio a través de diferentes procesos como dispersión, absorción, y reflexión. Los fotones dispersados por el medio interfieren con el campo de luz incidente para crear un patrón speckle. “Un grupo de granos destellantes y oscuros llamados ‘granos speckle’ componen este patrón. Si el medio es bilógico -lo que significa que presenta algún tipo de actividad celular- su patrón speckle mostrará cambios en el tiempo”, dijo. “Y este patrón depende de las propiedades dispersantes del medio, como también de supropia naturaleza”.

Una vez obtenidos los patrones speckle, pueden ser correlacionados con un estándar de referencia, basado en concentraciones de etileno emitidas, obtenidas mediante un análisis de componentes principales. “Este enfoque nos ha permitido validar al biospeckle como un método no invasivo alternativo para determinar la tasa de respiración y la producción de etileno, que son usados hoy en día para la detección del apogeo climatérico y además como un índice de maduración”, afirmó Nassif.

El equipo exploró las propiedades difusionales y los aspectos de actividad interna de las manzanas mediante la medición del tamaño de los granos speckle, registrando consecutivamente la correlación temporal entre los grupos de imágenes, en diferentes polarizaciones de luz. Material traducido por Agriculturers.com. “Por un lado, los cambios en el tamaño que sufrieron los granos speckle, marcaron un punto de inflexión correspondiente al apogeo climatérico para las manzanas almacenadas a temperatura ambiente. Mientras que por otro lado, la correlación en el tiempo del coeficiente de comportamiento, demostró un incremento en la actividad de las manzanas hasta que se alcanzó el apogeo climatérico, seguido de un decrecimiento que marcó el comienzo de la etapa de deterioro”.

Además de las manzanas, Nassif y sus colegas monitorearon también la maduración de peras “conferencia”, arrojando imágenes de patrones speckle dispersos durante la fase de maduración de las frutas. Además suplementaron estas imágenes con fluorescencias y mediciones bioquímicas.

“Al hacer esto, pudimos demostrar que en la medida que el contenido de glucosa se incrementa, el nivel circular de polarización decrece”, aseguró Nassif. “También nos dimos cuenta de una disminución del tamaño de los granos speckle, que puede ser atribuida tanto al incremento de glucosa como en la disminución de la absorción”.

¿Qué sigue para el equipo? “En el corto plazo, estaremos trabajando en estudios teóricos de Speckle basados en simulaciones Monte Carlo –tomando en cuenta la polarización lumínica y las características del medio”, dijo Nassif. Agriculturers.com. “Estas simulaciones pueden ser usadas para diferenciar y cuantificar las variaciones del coeficiente de difusión y sus efectos, de los efectos de absorción en las imágenes speckle de las frutas”.

Luego se enfocarán en comparar estas simulaciones con experimentos hechos en esferas de látex -una mezcla de esferas de diferentes diámetros- para variar los coeficientes de difusión y absorción.

Y por supuesto, uno de los objetivos últimos del equipo es desarrollar una herramienta portátil que permita a los agricultores evaluar de forma no invasiva la madurez en los huertos o en los campos para detectar el momento ideal para cosechar sus cultivos. “Esto es de gran interés para los fruticultores, sobre todo debido a que la mayoría de pruebas utilizadas hoy en día son destructivas o basadas en criterios visuales que a menudo son equivocados”, señala Nassif.

Material traducido por Agriculturers.com

FUENTE: laboratoryequipment.com

Comentarios

  1. Pingback: Técnica láser para la agricultura - Blog GlobalcajaBlog Globalcaja

Deja un comentario