Proyectos

La producción agrícola michoacana, se encuentra cada vez más incierta, los cultivos y sus cosechas se ven perturbados por plagas, enfermedades, variaciones climáticas y la erosión del suelo. Esto a pesar de la fuerte inversión de recursos: Tecnología, Insumos (agroquímicos y fertilizantes), Técnicos capacitados y Redes de información. Por otro lado el procesamiento y transformación de alimentos es escasa, quedando acéfalas las mejoras al valor agregado en los alimentos y producción de derivados con uso industrial.

Esto último derivado del escaso profesional dedicado a estas actividades e instituciones formadoras de capital humado capas de generar bienes de capital que permitan el desarrollo regional.

Además ocurre una limitada integración horizontal y vertical de la red de valor en los sistemas de producción, promovida por la falta de información precisa que caracterice el flujo biológico de recursos. Claves para la regulación y satisfacción de la demanda, que formen el pilar de una agricultura desarrollada.

Como modelo para contribuir a la solución de esta problemática, se realizan investigaciones en los extremos de la red de valor de la producción agrícola, el suelo y la cosecha.  En ambos casos se realiza investigación de frontera que supere aquella que se ha practicado de manera tradicional.

La investigación de frontera requiere de equipo moderno y altamente apegado a normas internacionales, por lo que se colabora con centros de investigación competitivos, creando la competencia cooperativa. Nuestra competitividad se encuentra en el dominio del sistema biotecnológico de la red de valor de la producción agrícola, conociendo sus oportunidades y  demandas. Las instituciones y empresas con las que se ha trabajado son: Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV-Irapuato), Centro Nacional de Metrología (CENAM), Centro Nacional de Rehabilitación (CNR), Jeol de México (Japón), Dolomita Agrícola de México S.A. de C.V., MIRC-Plásticos S.A. de C.V., Ono Foods LTD (Japón), Gobierno del Estado de Michoacán (SEDECO), Productores Agrícolas e Instituciones de Educación Superior Tecnológica.  

MINERALIZACIÓN DE SUELOS

Con fundamento en estudios de microscopia electrónica, análisis elemental por difracción, fluorescencia y dispersión de rayos X, en muestras de suelo y tejido vegetal, se determina que en la nutrición de los cultivos agrícolas es fundamental la disponibilidad y asimilación de silicio. Elemento mineral que existe en el suelo en promedio en un 25 %, aunque su disponibilidad en la solución del suelo esta en los niveles del 20-50 moles. En los tejidos este elemento puede superar la concentración de potasio, ocurriendo en concentraciones de 200 a 1000 mmoles. Por otro lado la disponibilidad del silicio se ha relacionado con la capacidad de los cultivos para superar condiciones adversas, tal como las enfermedades, plagas de insectos, salinidad y sequía. Además de mejorar la estructura y vigor de la planta que tienen como consecuencia una mejor calidad y sanidad de las cosechas. Así mismo se ha demostrado que el silicio esta relacionado con una mejor salud y calidad de vida, tanto en animales con en el ser humano. Esto plantea que el flujo de silicio a través de la red de valor de la producción agrícola es vital para el desarrollo sustentable de población.

Una vez establecida la demanda de silicio, se desarrollo el material para el aporte de silicio. Dado que en la naturaleza el silicio forma parte de diversos minerales, como la arena, zeolita, tremolita, etc. Se selecciono aquel que biogeoquímicamente presentara la mejor disponibilidad de sus componentes. Los mejores minerales son los semejantes a la tremolita, ya que contienen calcio, magnesio, silicio, hierro, potasio, aluminio. El silicio en este mineral puede varias entre el 11 y 25 % como silicio elemental, que corresponde a un 25 a 45% de silicio amorfo, SiO2(amorfo). Las aplicaciones de este mineral se han realizado principalmente en cultivos de aguacate, caña de azucar, chile, frijol, mango, fresa, rosa y campos de golf. La superficie que cuenta con aplicaciones de este mineral en el 2006, supero las 3,500 hectáreas (y una suma total desde 2003 a la fecha de 80,000 hectáreas.  Un total de 6 empresas a ofertado materiales ricos en silicio, siendo las marcas SILIFERTIDOL, las constantes y materiales superiores. Recientemente se desarrollo el mineral que contiene, ademas de los antes mencionados, fósforo, este mineral a mostrado respuestas en los cultivos que superan a la expresión de la planta cuando se aplican hormonas. Por los evidentes beneficios de la mineralización de suelos con silicio, calcio, magnesio, hierro, potasio y aluminio, sera una practica agrícola común en los próximos años.

Esta investigación se desarrollo en cuatro años, desde investigación básica, aplicada, innovación tecnológica y ahora a superado la fase de desarrollo tecnológico una vez que se incorpora permanentemente en las practicas agrícolas, por lo que seguramente en los próximos años observaremos tecnología y practicas agrícolas que se basen en el flujo del silicio en las redes de producción de alimentos.

Como parte fundamental del desarrollo en la mineralización de suelos se a establecido procedimientos de análisis de suelo, para a través del servicio monitorear las mejoras en el suelo por la aplicación de silicio y apoyar al agricultor en esta actividad.

BIOQUIMICA DEL SILICIO

Se trabaja en diferentes modelos para lograr establecer cual es el mecanismo bioquímico del silicio, que permite regular el flujo e impartir señales para el optimo desarrollo del cultivo, balanceando los niveles de nutrientes minerales y la actividad metabólica de importantes procesos, como: Asimilación de nitrógeno y bióxido de carbono, elaboración y distribución de metabolitos secundarios. Como importante resultado se ha determinado que los tricomas en los tejidos de las plantas, dependen proporcionalmente de la disponibilidad de silicio en el suelo en la forma de ácido ortosilicico. Por otro lado se estudia el comportamiento polimérico en los diferentes tejidos de la planta.

TECNOLOGIAS PARA EL MANEJO DE POSCOSECHA

Bolsa inteligente para ampliar la vida media de la cosecha de productos hortofrutícolas climatéricos.

Las frutas climatéricas (plátano, jitomate, aguacate), una vez que son cosechadas regulan el proceso de maduración a través de una serie de reacciones bioquímicas, liberadas en cascada, por lo que el frió el un excelente agente para reducir el metabolismo. Por otro lado las reacciones demandan principalmente oxigeno, como el elemento de arranque, que continua con la expresión diferencial de genes, que permiten el metabolismo de carbohidratos, grasas, vitaminas y fitohormonas. Los compuestos liberados al medio ambiente como producto de la maduración son el bióxido de carbono (CO2), grupos amonio  (NH3) y sulfidrilos (-SH).

La principal hormona que regula positivamente la maduración es el etileno (CH2=CH2). Un gas, que es liberado por las células del pericarpio al entorno de la fruta y permitir una maduración homogénea. Su eliminación es fundamental, cuando se quiere regular el proceso de maduración para ampliar la frontera en el tiempo de almacenaje y vida de anaquel. El permanganato de potasio, se emplea frecuentemente con éxito en los almacenes, ya que reacciona con el etileno, causando su remoción del sistema.

Las películas plásticas fabricadas con polietileno, tienen la ventaja de que es posible adicionarles color, espesor, permeabilidad selectiva y aditivos diversos, como aquellos que pueden atrapar gases; etileno, terpenos, amonio, etc. Gases que se sabe regulan o deterioran el proceso de maduración, también algunos de estos compuestos pueden tener acción fungicida y bactericida.

Para solucionar este problema tecnológico, se desarrollo una película selectivamente impermeable para los gases CO2, O2, H2O(g), altamente reactiva a etileno, amonio y sullfidrilos. Con la película se produjeron bolsas, en las cuales se colocaron frutas de aguacate, sin intercambio de gases con el ambiente, observando que la vida en refrigeración, se puede mantener con una mínima maduración y sin deterioro por más de 80 días en sistema de refrigeración a 5-10 oC. Para lograr la maduración de la fruta, solo vasta con abrir la bolsa y permitir el intercambio de gases, principalmente el oxigeno. El proceso de maduración es igual al normal que es de siete días, solo que la vida media en anaquel se prolonga a 10 días.

Estos resultados permiten ampliar la frontera de distribución de la fruta y garantizar su calidad después del periodo de almacenamiento ya que en el sistema se observa una mínima ocurrencia de daño fisiológico y patológico, el cual es regulado, al mantener adecuados niveles de humedad dentro de la bolsa durante el periodo de almacenamiento.

Este proyecto se encuentra en el proceso de innovación tecnológica, una vez que los empacadores están empleando la película para  su evaluación en almacenaje y transporte de fruta.

Sistema de cocimiento técnico con gas (SCTG)

Los alimentos frescos o minimamente procesados, para su preservación inocua, demandan de sistemas de total aislamiento, bajo frió o congelación. Para solucionar este problema se han desarrollado procesos con altas presiones y temperaturas (pasteurización, retorta), altamente eficientes para mantener la inocuidad y preservación de alimentos. El problema en estos sistemas es que la calidad nutritiva que aportan, a través del contenido de proteínas, vitaminas, sabor, olor y compuestos orgánicos con actividad biológica son fuertemente eliminados. Por lo que procesos tecnológicos que eviten este deterioro son fundamentales en la red de valor de la producción agrícola.

En el proyecto se han realizado evaluaciones para el procesado de mango, nopal y aguacate, en la forma de puré y rebanadas, bajo un sistema de proceso mínimo. Este consiste en mantener un bajo nivel, de la actividad del agua (Aw) y eliminar la actividad metabólica, inactivando la acción enzimática a través de un proceso de “cocimiento” en alta presión y un flujo regulado de temperatura que permite la rápida dispersión de calor a través de todo el alimento. El “cocimiento” se realiza una vez que el producto es colocado en bolsas de plástico transparentes y metalizadas con alta barrera al oxigeno. Los alimentos procesados bajo este sistema no tienen demanda de sistemas de refrigeración, según nuestras observaciones, en productos almacenadas por 120 días. El proyecto continua, ya que se practican de manera continua, evaluaciones de inocuidad y de composición química.

Bajo el SCTG, se predice que es posible mantener los alimentos con alto contenido nutricional e inocuidad por más de 365 días. El almacenamiento debe proveerse a una temperatura fresca. El sistema SCTG, puede también, ser empleado para el procesado de diversos cereales, hortalizas y frutas.

La investigación sobre el SCTG se debe continuar, sobre todo en aquellos productos que requieren de inocuidad, ampliación la frontera de distribución, de integrar valor agregado, nuevas estrategias de almacenamiento. 

Quero Edgar, Jefe de la División de Investigación del Instituto Tecnológico Superior de Uruapan, Carretera Uruapan Carapan # 5555, Col. La Basilia, CP 60015, Uruapan, Michoacán, Esta dirección de correo electrónico está protegida contra los robots de spam, necesita tener Javascript activado para poder verla