Evaluación de la calidad de la fruta

La presente contribución de la profesora Margarita Ruiz Altissent (Laboratorio de Propiedades Físicas de Productos Hortofrutícolas de la Escuela Técnica Superior de Ingenireos Agrónomos de Madrid) se basa en la conferencia pronunciada por la autora en la edición 2003 de la feria Macfrut en Cesena, Italia.

NUEVAS TÉCNICAS ABREN NUEVAS POSIBILIDADES PARA LA EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE LA FRUTA

Prof. Margarita Ruiz-Altisent
LPF-ETSIA-Universidad Politécnica de Madrid
mruiz@iru.etsia.upm.es

El laboratorio de propiedades físicas de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid, dirigido por la profesora Margarita Ruiz Altisent, desarrolla distintas líneas de investigación y tecnología sobre evaluación de la calidad interna de la fruta. La Profesora Ruiz Altisssent ha realizado una presentación sobre estos aspectos en la edición 2003 de la feria Macfrut, que ha tendio lugar recientemente en Italia.

Las técnicas en las que la industria y la mayoría de los consumidores están interesados son, por supuesto, las no-destructivas (ND), y, para el mercado, aquellas que pueden aplicarse en línea. Las técnicas en tiempo real son más rápidas, pero en muchos casos no son aún compatibles con la velocidad actual en línea de 10 frutas por segundo; su aplicación está en el laboratorio ("fuera de-línea"), para realizar las valoraciones de calidad de proveedores, o de calidad hacia el comprador, a la salida del almacén. En otros casos, estas nuevas técnicas son asumibles en líneas de muestreo, denominadas de "escandallo", con aplicación sobre todo en la evaluación a la entrada. Las técnicas destructivas no tienen por qué ser abandonadas, ya que son necesarias para el desarrollo de las no destructivas, como ensayos objetivos de referencia. Si el objetivo es relacionar calidad con la percepción de los consumidores, la única manera de evaluarlo es, en principio, con pruebas sensoriales; éstas no son apropiadas para el desarrollo de los instrumentos, de aquí la necesidad de ensayos instrumentales de referencia (Ortiz y otros, 1998).

La definición de los términos "propiedad", "magnitud", "protocolo de ensayo" y "escala", así como el conocimiento de parámetros metrológicos (los cuales cuantifican principalmente la repetitividad y exactitud de una prueba) son básicos al intentar evaluar la aplicabilidad de cualquier instrumento a los problemas seleccionados:

• Propiedad: el descriptor de la cualidad
• Magnitud: la propiedad física mensurable
• Ensayo: El equipo y el procedimiento.
• Escala: la relación: unidad de medida / unidad.de magnitud.

En la actualidad, las actividades con mayor peso en el LPF son las relacionadas tanto con las técnicas mecánicas, incluyendo firmeza y textura entre otras, como con las técnicas ópticas: tanto en el cambio visible (VIS) como en el infrarrojo (NIR).

Ópticas
Las técnicas ópticas son por principio muy adecuadas para la valoración de calidad de productos. En reflectancia , y en el rango de VIS, se está muy cerca de la valoración visual que puede ser realizada por humanos, por lo que la colorimetría ha sido desarrollada instrumentalmente de una manera muy extensa para describir la apariencia externa. Un ejemplo es la clasificación de productos por color, tratando de asemejarse al comportamiento de los expertos humanos, por ejemplo (García y otros, 1998). Estas técnicas se utilizan en los actuales sistemas de clasificación por imagen. La reflectancia tiene posibilidades mucho más extensas para estos y otros propósitos cuando se usan técnicas espectrométricas: éstas consisten en el análisis del espectro de reflectancia de los objetos, en lugar del análisis de la apariencia tal y como se nos muestra a los humanos. El LPF está o ha estado comprometido en aplicaciones de espectrometría con reflectancia en el VIS ( Ruiz-Altisent y otros, 2000).

La transmisión se usa cuando la propiedad de la fruta que va a ser evaluada está debajo de la piel y afecta o no a la fruta entera, aunque muchas adquisiciones de reflectancia realmente incluyen información de los primeros mm dentro de la carne. Normalmente el rango de VIS se aproxima al infrarrojo-cercano (NIR, en la mayoría de los casos muy cercano, también llamado "VIS ampliado") así que la información del volumen de agua que contiene un producto, y posibles solutos, puede estimarse de los datos del espectrómetro (Valero y otros, 2001).
Las técnicas varían en la presentación de la muestra, en la fuente de luz, y en los tipos de detectores. Los sólidos solubles, que en frutas y hortalizas son principalmente azúcares, son una parte sustancial del zumo de la fruta, y por consiguiente pueden ser estimados por diferencia con el contenido de agua. Lo interesante es tomar muestras a través de toda la pieza. La transmisión en NIR se ha aplicado en el LPF para estimar SS en tomates, melocotones, nectarinas; para estimar harinosidad en manzanas y melocotones, para estimar SS en cebollas, etc. Hasta el momento, la presentación de la muestra se realizó mediante el contacto de mazos de fibras ópticas a la muestra, pero actualmente se está avanzando en el desarrollo de transmisión en la muestra entera y en imagen espectrofotométrica, con el fin de poseer un laboratorio de referencia al respecto. También el uso de fibras, TDRS o espectroscopia de reflectancia con resolución temporal fue aplicado a muchas frutas: manzanas, melocotones, melones, tomates, para estimar firmeza y composición ( Ruiz-Altisent y Valero, 1999). Existe hoy un mercado muy activo de equipos comerciales de estimación óptica de la calidad interna de frutas, en especial las relacionadas con la madurez y vida en estantería, y algunos defectos internos. Entre las empresas expositoras en Macfrut cuyos sistemas de evaluación de la calidad se basan en este principio se encuentran Greefa, Sacmi, Unitec, Aweta (Ito), Maf Roda y Setop-Giraud.

Mecánicas
Las técnicas mecánicas se han usado desde hace mucho tiempo para medir la consistencia de frutas y hortalizas, en términos de deformación, así como en términos de resistencia a la ruptura. La firmeza se usa para la medida de esa consistencia, y medidas por penetración destructiva se realizan con frecuencia como una referencia de madurez pre y post-cosecha. Las técnicas ND incluyen la respuesta al contacto y la vibración, medida como respuesta sónica. El contacto puede ser usado como respuesta de la fruta a una fuerza de deformación a un indentador esférico, estática o dinámicamente, en cuyo caso es llamado impacto; este puede ser muy rápido, tanto como los instrumentos de la línea lo hagan posible: (Ruiz-Altisent y otros, 2001). La respuesta a la vibración de la muestra a un pequeño golpe o impacto en su superficie puede ser medido por sensores de vibración mecánica (acelerómetros) o por respuestas en los ámbitos del sonido o ultrasonido. Se está aplicando para madurez como para detectar defectos internos:
La existencia de equipos comerciales es muy reciente y con ellos se está llevando a cabo el desarrollo de las aplicaciones ( Diezma y otros, 2003). Aweta y Sinclair son empresas presentes en Macfrut con equipos de evaluación de la calidad basados en técnicas de este tipo.

Nuevas técnicas emergentes
Nuevas técnicas están siendo desarrolladas y de éstas, las que pueden tener aplicaciones en la detección de propiedades de la fruta y las verduras son: sensores de gases, especialmente sensores de volátiles. Algunas veces se denominan "narices electrónicas". Existe abundante bibliografía al respecto, pero su aplicabilidad comercial y en línea o en tiempo real es aún remota (Correa y otros, 2000). Se avanza en su aplicación en el interior de recintos de almacenamiento de fruta, para la detección de avances de madurez y de senescencia (Barreiro y otros, 2002). La reflectancia y la fluorescencia en ultravioleta (UV) y en VIS muestran viabilidad para la detección de la madurez fisiológica y la vida en estantería. La Resonancia Magnética Nuclear (NMR), principalmente en imagen (MRI) , una técnica muy poderosa para el conocimiento interno de la fruta y hortalizas, está siendo desarrollada con el fin de alcanzar algún día la viabilidad comercial. Se prevé que en un futuro no muy lejano el NMR sea una técnica viable y económica, con multitud de aplicaciones.

Conclusiones
En la mayoría de los casos, muchas propiedades diferentes evolucionan de forma paralela durante el avance de las frutas y las hortalizas desde la pre-cosecha hasta la senescencia. Esto es un hecho positivo, ya que algunas propiedades pueden ser perseguidas a través de otras propiedades, más fáciles de medir; pero el hecho puede ser también muy negativo, dada la enorme variabilidad de las características de las variedades, las condiciones medioambientales, los sistemas de producción, las localidades y la temporada. Mercado, distribuidores y consumidores quieren tener propiedades de calidad estables en los productos que compran. Este es el desafío para los desarrollos tecnológicos que aquí se presentan.

Para saber más:

• Aweta, www.aweta.nl
• Barreiro P., M. Ruiz-Altisent. 1996. Azúcar en tomate: determinación no destructiva. VIDA RURAL (CAB), 36: 75-76.
• Barreiro, P., Alonso, R., Correa, E.C., Ruiz-Altisent, M., Fabero, J.C., Casasús, L., Calles, M., Bielza, C. Simulation of Gases in Fruit Storage Chambers with Lattice Boltzman. POSTHARVEST UNLIMITED. Lovaina, Junio 2002
• Correa, E.C., P. Barreiro, M. Ruiz-Altisent. 2000. A procedure for optimal calibration for a qcb electronic nose, relation with especifications for pear quality. Paper nº 00-PH-041. AgEng2000", European Society of Agricultural Engineers Conference (2-7 julio Warwick, Reino Unido).
• De Ketelaere, B., M. Ruiz-Altisent, E. C. Correa, J. De Baerdemaeker, and P. Barreiro. 2001. Reliability of Vibration Measurements and Impact Response Characteristics for the Quality Assessment of Tomatoes. 6th International Symposium on Fruit, Nut and Vegetable Production Engineering. Potsdam. Págs 487-492.
• Diezma Iglesias, B., Ruiz-Altisent, M., Orihuel Iranzo, B.2003. Análisis de modos de vibración aplicado a la detección de ahuecado interno en sandías. AG03-0406. 2º CONGRESO DE LA SOCIEDAD DE AGROINGENIERÍA, Córdoba, septiembre de 2003.
• García M.; Barreiro P.; Ruiz Altisent M., Alonso R.; Júdez L. 1998. Development of a virtual expert for color classification of tobacco leaves . Validation against human experts.1998. From Sensors to Decision Support System in Agriculture, Food Industry and Enviroment. SENSORAL , Editado por Veronique Bellon-Maurel, CEMAGREF Editions Vol 1,pp:105-117. ISBN 2-85362-499-4
• Greefa, www.greefa.com
• Maf Roda, rodasale@vnet.es
• Ortiz, C; Barreiro P; Ruiz-Altisent M; Riquelme , F. 1998. Woolliness assessment in peaches. Comparison between human and instrumental procedures and results. Proceedings of From Sensors to Decision Support System in Agriculture, Food Industry and Enviroment. SENSORAL, Editado por Veronique Bellon-Maurel, CEMAGREF Editions Vol 2,pp:269-283. ISBN 2-85362-499-4
• Ruiz Altisent, M.; García Ramos, J.; Ortiz-Cañavate, J. Sensor de firmeza de frutos por impacto. Patente solicitada P200101703. 2001.
• Ruiz-Altisent M. y C. Valero. 1999. A new optical technique: laser TDRS for non-destructive internal fruit quality detection. ASTEQ. First Collaborative test meeting. Documento en página web: http://www.inapg.inra.fr/ens_rech/siab/asteq/index.htm
• Ruiz-Altisent M., L. Lleó, F Riquelme. 2000. Instrumental quality assessment of fresh peaches: Optical and mechanical parameters. Paper nº 00-PH-005. AgEng2000 ", European Society of Agricultural Engineers Conference (2-7 julio Warwick, Reino Unido).
• Sacmi, www.sacmi.it
• Setop-Giraud, www.setop.fr
• Sinclair, www.sinclair-int.com
• Unitec, www.unitec-group.com
• Valero C., P Barreiro, M. Ruiz-Altisent, R. Cubeddu, A. Pifferi, P.Taroni, A. Torricelli, G. Valentini, D. Johnson, C. Dover. 2001. Optical detection of mealiness in apples using laser TDRS. JOURNAL TEXTURE STUDIES