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A portable measuring device to detect optimum ripeness in tomatoes
Neurgailu eramangarri bat, tomatearen heltze-puntu optimoa aurkitzeko
Un medidor portátil para detectar el punto óptimo de maduración del tomate
Basque Country
May 9, 2017
A study by the UPV/EHU-University of the Basque Country is applying a portable device based on the Raman spectroscopy technique to monitor the ripeness of tomato fruits
Tomatoes ripen in various phases in which the colour of the fruit undergoes changes. A piece of research by the UPV/EHU's Department of Analytical Chemistry has used a portable Raman spectrometer, an instrument widely used in other fields such as analysing works of art, to monitor tomatoes. By using this mobile measuring device that analyses the molecular composition of the fruit, the producer can monitor tomatoes in situ and find out when they have reached their point of optimum ripeness.
The portable Raman spectrometer, a device used in very different fields such as metallurgy, archaeology and art, allows data to be obtained on the variation in the composition of the tomato fruit during its various ripening phases, according to the results of a study conducted in the UPV/EHU's Department of Analytical Chemistry. The portable Raman spectrometer is an instrument widely used in a whole range of sectors, because it is a non-invasive technique that can be used, for example, to observe the pigments present in a painting or a sculpture without having to extract any samples, thus preserving the integrity of the work in question. In this case, a research team of the UPV/EHU has applied this equipment to culinary research. According to Josu Trebolazabala, the author of the study, "it is about transferring this technology, which had a specific use, to the kitchen. Our idea was to come up with a tool that could help producers find out when their tomatoes have reached their optimum ripeness point. This is achieved by using this technique and, what is more, without destroying the fruit".
The results provided by this portable instrument have been compared with those provided by a similar laboratory instrument, and "even though the quality of the Raman spectra of the lab instrument was higher, the quality of the information provided by the portable instrument could be regarded as sufficient for the aim in mind. The aim is to enable producers to go to the vegetable plot with this equipment, place the Raman probe on the tomato, and find out whether it is at its optimum picking point or whether it needs to be left longer so that it can ripen properly," said Jose Trebolazabala.
Tomato ripening
The monitoring of the composition of the tomato fruit during its ripening phases has made it possible to observe the changes that take place in the composition of the tomato during its passage from an unripe state towards a ripe state. "When the tomato is green, the main pigments are chlorophyll (hence its green colour) and the waxy cuticles, which are on the outside," explained Trebolazabala. But the presence of these compounds falls as the fruit reaches its point of optimum ripeness. "Once the colour changes to orange-coloured, compounds of a different type are observed; the carotenoid compounds are activated. The tomato gradually acquires nutrients until it reaches its optimum point, in other words, when the lycopene (the red carotenoid) is at its maximum level. After that, the tomato begins to lose its carotenoid content, as shown by the analyses conducted on overripe tomatoes".
This innovative technique can be extrapolated to any other food that changes colour during its ripening phase. "Tests have been carried out on peppers and pumpkins, for example, and it is also possible to obtain the data on their composition," he explained.
Additional information
Josu Trebolazabala conducted this study in the IBeA research group in the UPV/EHU's Department of Analytical Chemistry. This group has been conducting basic research work and collaborating in the technological development and innovation of many companies since 1987.
Bibliographic reference
J. Trebolazabala, M. Maguregui, H. Morillas, A. de Diego, J.M. Madariaga. Portable Raman spectroscopy for an in-situ monitoring the ripening of tomato (Solanum lycopersicum) fruits. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 180: 138-143. DOI: 10.1016/j.saa.2017.03.024.
Neurgailu eramangarri bat, tomatearen heltze-puntu optimoa aurkitzeko
UPV/EHUko ikerketa batek Raman espektrometro mugikor bat erabili du tomatearen heltze-prozesua monitorizatzeko
Tomatearen heltze-prozesuak hainbat fase ditu, eta, haietan, kolorea aldatuz joaten da. UPV/EHUko Kimika Analitikoa Saileko ikerketa batek beste alor batzuetan (artelanen analisian, esaterako) oso erabilia den tresna bat aplikatu du tomatearen monitorizazioan: Raman espektrometro eramangarria. Fruituaren konposizio molekularra aztertzen duen neurgailu mugikor horren bidez, ekoizleak in situ kontrola dezake tomatea, eta, hala, heltze-puntu optimoa aurki dezake.
Raman espektrometro eramangarria hainbat alorretan erabiltzen den tresna bat da, hala nola metalurgian, arkeologian eta artean. UPV/EHUko Kimika Analitikoa Sailean egindako ikerketa baten emaitzen arabera, tomatearen heltze-faseetan izaten diren konposizio-aldaketei buruzko datuak eskuratzeko ere balio du. Raman espektrometro eramangarria oso erabilia da askotariko sektoreetan, teknika ez-inbaditzailea izanik baliagarria baita, esate baterako, koadro baten edo eskultura baten pigmentuak ikusteko inolako laginik atera gabe eta lanari kalterik eragin gabe. Kasu honetan, UPV/EHUko ikerketa-talde batek sukaldaritzako ikerketara aplikatu du ekipo hori. Josu Trebolazabala lanaren egileak dioenez, "erabilera jakin bat zuen teknologia hori sukaldaritzara aplikatu da. Gure ideia zen ekoizleari tomatearen heltze-puntu optimoa zein den jakiten lagunduko dion tresna bat sortzea. Teknika honekin, gainera, fruitua hondatu gabe egitea lortzen da".
Laborategiko antzeko tresna baten emaitzekin alderatu dira tresna eramangarri honek emandakoak, eta ikusi da "laborategiko Raman espektroen kalitatea hobea izan arren instrumentu eramangarriak emandako informazioak ere baduela nahikoa kalitate ezarritako helbururako, alegia, ekoizlea ekipo horrekin baratzera joan, eta, kontakturako Raman zunda tomate-fruituaren gainean jarrita, jakin ahal izateko biltzeko punturik egokienean dagoen edo denbora gehiago utzi behar zaion", azaldu du Josu Trebolazabalak.
Tomatearen heltze-prozesua
Tomate-fruituak bere heltze-faseetan duen konposizioa monitorizatuz, heldu gabe dagoenetik heltzen denera arte haren konposizioan izaten diren aldaketak ikusi ahal izan dira. Tomatea berde dagoenean, gehien agertzen diren pigmentuak klorofila (horregatik du kolore berdea) eta argizari kutikularrak dira. Azken horiek kanpoaldean daude", argitu du Trebolazabalak. Baina konposatu horiek gutxitzen joaten dira fruitua heltzen joan ahala. "Laranja-kolorea hartu ondoren, bestelako konposatuak ikusten dira; konposatu karotenoideak aktibatzen dira. Tomatea nutrienteak hartzen joaten da, puntu optimora iritsi arte, hau da, likopenoa (karotenoide gorria) gorenean egon arte. Gero, tomatea karotenoide-edukia galtzen hasten da, gehiegi heldutako tomateetan egindako azterketek erakusten duten bezala".
Heltze-prozesuan kolorea aldatzen zaion edozein elikagairi aplika dakioke teknika berritzaile hori. "Piperrarekin eta kuiarekin probak egin ditugu, besteak beste, eta haien konposizioari buruzko datuak ere eskuratu ditugu", argitu du.
Informazio osagarria
Josu Trebolazabalak UPV/EHUko Kimika Analitikoa Saileko IBeA ikerketa taldean egin du lan hau. Talde horrek oinarrizko ikerketako lanak egiten ditu, eta hainbat enpresaren garapenerako eta berrikuntza teknologikorako lankidetzan aritzen da 1987az geroztik.
Erreferentzia bibliografikoa
J. Trebolazabala, M. Maguregui, H. Morillas, A. de Diego, J.M. Madariaga. Portable Raman spectroscopy for an in-situ monitoring the ripening of tomato (Solanum lycopersicum) fruits. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 180: 138-143. DOI: 10.1016/j.saa.2017.03.024.
Un medidor portátil para detectar el punto óptimo de maduración del tomate
Un estudio de la UPV/EHU aplica un equipo portátil basado en la técnica de espectroscopia Raman para monitorizar la maduración del fruto del tomate
La maduración del tomate consta de diferentes fases, en las cuales el color del fruto sufre variaciones. Una investigación del Departamento de Química Analítica de la UPV/EHU ha empleado un espectrómetro Raman portátil, instrumento ampliamente utilizado en otros ámbitos como el análisis de obras de arte, para monitorizar el tomate. Mediante este medidor móvil que analiza la composición molecular del fruto, el productor puede controlar in situ el tomate y detectar su punto óptimo de maduración.
El espectrómetro Raman portátil, un equipo que se utiliza en campos tan diversos como la metalurgia, la arqueología o el arte, permite obtener datos sobre la variación de la composición del fruto del tomate en sus diferentes fases de maduración, según los resultados de un estudio realizado en el Departamento de Química Analítica de la UPV/EHU. El espectrómetro Raman portátil es un instrumento muy utilizado en sectores muy diferentes, ya que es una técnica no invasiva que sirve, por ejemplo, para observar los pigmentos que contiene un cuadro o una escultura sin tener que extraer muestra alguna, preservando así la integridad de la obra en cuestión. En este caso, un equipo de investigación de la UPV/EHU ha aplicado dicho equipo a la investigación culinaria. Según Josu Trebolazabala, autor del estudio, "se trata de un trasvase de esta tecnología, que tenía un uso concreto, a la cocina. Nuestra idea era crear una herramienta que pudiera ayudar al productor a saber cuál es el punto óptimo de maduración del tomate. Con esta técnica se consigue, además, hacerlo sin destruir el fruto".
Los resultados ofrecidos por este instrumento portátil han sido comparados con los ofrecidos por un instrumento similar de laboratorio, y "aunque la calidad de los espectros Raman del instrumento de laboratorio ha resultado ser superior, la información obtenida con la instrumentación portátil puede considerarse de suficiente calidad para el objetivo propuesto, es decir, que el productor pueda ir a la huerta con este equipo y, posando la sonda Raman de contacto sobre el fruto del tomate, pueda saber si el tomate está en un punto de recogida óptimo o hay que dejarlo madurar más tiempo", comenta Josu Trebolazabala.
La maduración del tomate
La monitorización de la composición del fruto del tomate en sus fases de maduración ha permitido observar los cambios que se producen en la composición del tomate en su tránsito desde su estado inmaduro hacia el estado maduro. "Cuando el tomate está verde, los pigmentos mayoritarios son la clorofila (de ahí su color verde) y las ceras cuticulares, que se encuentran en el exterior", explica Trebolazabala. Pero la presencia de dichos compuestos desciende a medida que el fruto alcanza su punto óptimo de maduración. "Una vez que el color pasa al anaranjado, se observan otro tipo de compuestos; se activan los compuestos carotenoides. El tomate va adquiriendo nutrientes hasta llegar al punto óptimo, es decir, cuando el licopeno (carotenoide de color rojo) está en su máximo. Después, el tomate empieza a perder contenido en carotenoides, como demuestran los análisis realizados en tomates excesivamente maduros".
Esta innovadora técnica es extrapolable a cualquier otro alimento que cambie de coloración durante su etapa de maduración. "Se han realizado pruebas con el pimiento y con la calabaza, por ejemplo, y también es posible obtener datos sobre su composición", aclara.
Información complementaria
Josu Trebolazabala ha realizado este estudio en el grupo de grupo de investigación IBeA del Departamento de Química Analítica de la UPV/EHU, que lleva a cabo labores de investigación básica y colabora en el desarrollo y la innovación tecnológica de numerosas empresas desde 1987.
Referencia bibliográfica
J. Trebolazabala, M. Maguregui, H. Morillas, A. de Diego, J.M. Madariaga.. Portable Raman spectroscopy for an in-situ monitoring the ripening of tomato (Solanum lycopersicum) fruits. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 180: 138-143. DOI: 10.1016/j.saa.2017.03.024.
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Website: http://www.ehu.eus/ Published: May 9, 2017 |
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Josu Trebolazabala analyses the composition of a tomato using a Raman spectrometer (Txetxu Berruezo).
