La Universidad Hebrea de Jerusalem (HUJI) y el Instituto Volcani se unen para prevenir la inminente crisis alimentaria mundial: nuevo sensor biológico detecta enfermedades ocultas en las papas.
A pesar de los avances en el aumento de la producción de alimentos, la mitad de todos los cosechados en el mundo se pierden debido a las putrefacciones causadas por microorganismos. Las plantas emiten varios compuestos orgánicos volátiles en su entorno circundante, que pueden ser monitoreados para la detección temprana de enfermedades de las plantas y prevenir la pérdida de alimentos.
Un nuevo estudio de investigación dirigido por la Universidad Hebrea de Jerusalem y la Organización de Investigación Agrícola de Israel (Instituto Volcani) detalla el éxito de un sensor biológico para la detección prematura de enfermedades ocultas en papas, una de las principales industrias de exportación de Israel con 700.000 toneladas al año.
Los agricultores israelíes importan papas europeas para plantarlas en Israel. Sin embargo, un porcentaje de ellas portan enfermedades en su interior, ya sea visible o invisiblemente, que causan podredumbre y reducen significativamente su calidad.
La alianza Universidad Hebrea-Volcani está a punto de cambiar eso. Han desarrollado un sensor que detecta enfermedades y se puede usar para inhibir el crecimiento y la propagación de la putrefacción. El estudio, que será publicado en la próxima edición de Talanta, fue realizado por la Dra. Dorin Harpaz y el estudiante de doctorado Boris Veltman en la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de HUJI, bajo la supervisión del Dr. Evgeni Eltzov del Instituto Volcani. El equipo colaboró con el Dr. Sarit Melamed y el Dr. Zipora Tietel del Instituto Volcani, así como con la Dra. Leah Tsror del Centro de Investigación Gilat.
El sensor se basa en la bioingeniería y la óptica inteligentes. Cuando el sensor se expone a una papa infectada, se ilumina un compuesto bacteriano en su interior, con la fuerza de la luminiscencia que indica la concentración y composición de la podredumbre. “La intensidad de la luz emitida por el panel de bacterias permite analizar rápida y cuantificablemente las características de la enfermedad, que el sensor puede ‘oler’, antes de la aparición de síntomas visibles”, explicó Eltzov. “El biosensor que desarrollamos ayudará a identificar las papas enfermas que aún no tienen ninguna indicación externa, y las mantendrá alejadas de las sanas, evitando así que la podredumbre se desarrolle o se propague a otras”, agregó Harpaz.
Para formar el panel de bacterias, el equipo creó un compuesto de cuatro bacterias genéticamente modificadas que miden la toxicidad biológica. En este estudio, el sensor biológico detectó la enfermedad antes de que hubiera algún rastro visible y causó que el sensor óptico brillara dos veces más intensamente que los sensores en las papas no infectadas.
Sus capacidades también se demostraron en un estudio previo que utilizó los sensores para detectar la toxicidad entre los edulcorantes artificiales en los suplementos deportivos.
Según los investigadores, el descubrimiento prematuro de contaminaciones, antes de que las papas se exporten o se replanten, ofrece una ventaja significativa a los productores de alimentos. “El sensor biológico se puede utilizar para identificar rápida y económicamente la podredumbre oculta en las papas, facilitar una mejor gestión posterior a la cosecha y reducir el desperdicio de alimentos, particularmente importante dada la actual crisis alimentaria mundial”, concluyó Harpaz.
CITATION: Boris Veltman, Dorin Harpaz, Sarit Melamed, Zipora Tietel, Leah Tsror, Evgeni Eltzov, Whole-cell bacterial biosensor for volatile detection from Pectobacterium-infected potatoes enables early identification of potato tuber soft rot disease, Talanta, Volume 247, 2022, 123545
DOI 10.1016/ j.talanta.2022.123545.
FUNDING: ICA Charitable Association, Chief Scientist of the Agricultural Ministry, Israel.
