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Ciencia para mejorar la seguridad alimentaria del café

Ciencia para mejorar la seguridad alimentaria del café

Por: Juana Valentina Bustos, Victoria de La Pava, Carlos Urrego
Centro de Ciencia Francisco José de Caldas


La Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) otorgó una nueva patente a la Universidad de Caldas y al SENA regional Caldas por la invención de un chip que detecta la presencia de ocratoxina A, una toxina potencialmente cancerígena en el café.


Sembrar, cultivar, producir y vender café es mucho más complejo de lo que se cree. Aparte de tener que superar heladas, extensos veranos, malos precios y enfermedades en los cultivos, los cafeteros que exportan deben asegurar que sus granos no tengan una toxina potencialmente cancerígena, la ocratoxina A (OTA). Para hacerlo, deben pasar por un largo y costoso proceso que disminuye la productividad. 

Pues, la Superintendencia de Industria y Comercio le avaló una patente a la Universidad de Caldas y al SENA de ese mismo departamento por un dispositivo tan pequeño como una tarjeta SIM con tres electrodos que logra pasar de una técnica compleja, costosa y lenta a un proceso más económico y en menor tiempo. Una solución práctica para la detección de una toxina que puede afectar la salud de los consumidores.

El Grupo de Investigación en Cromatografía y Técnicas Afines (GITCA) de la Universidad de Caldas, participante de la construcción del artefacto, busca llevar la “ciencia dura” al sector productivo, específicamente al gremio cafetero y mejorar la seguridad alimentaria del café. La patente denominada “Métodos de fabricación de un chip, inmovilización de la enzima peroxidasa y detección de ocratoxina A (OTA) en el café” es más sencilla de lo que suena. El dispositivo utiliza sus componentes para inmovilizar la enzima peroxidasa, es decir, logra mantener la molécula retenida para que ésta detecte la OTA. Así que solo es necesario poner una gota de la muestra de café en el chip y este, conectado a un circuito de computadora, lee las señales eléctricas y define si hay o no presencia de la toxina.

La iniciativa surge de la necesidad de proponer, a través de la ciencia, una solución para la identificación de esta toxina que, generalmente, se hace mediante técnicas de separación como la cromatografía y que cuestan alrededor de $500 mil. Con la invención, el mismo control costará aproximadamente unos $5 mil por muestra y su manejo será tan sencillo que cualquier operario lo podrá hacer sin necesidad de conocimiento técnico o científico.

Gonzalo Taborda Ocampo, doctor en química analítica, investigador y docente de la Universidad de Caldas y uno de los inventores del biosensor explica que “esta patente se puede aplicar en muchos alimentos y puede buscar diferentes toxinas pero inicialmente pensamos en el café porque para analizar la OTA se usa la cromatografía líquida, que es un proceso muy costoso y demorado. Tradicionalmente los caficultores toman al alzar la muestra y se tarda mucho entre ir y venir del laboratorio”. Añade que este es un ejemplo de técnica miniaturizada pues lo que antes necesitaba litros de muestra, ahora solo necesita un una pequeña cantidad para hacer la detección.

Alimentos sin toxinas


La ocratoxina A es una sustancia que afecta la calidad de los alimentos y pone en riesgo la salud del consumidor debido a su toxicidad. Se genera principalmente por la presencia de hongos o mohos, uno de ellos, el Aspergillus ochraceus que se desarrolla con facilidad en ambientes cafeteros debido a la humedad, como Manizales.

Según un estudio del 2006 por el Centro de Investigaciones de Café (Cenicafé), en el que se evaluaron diferentes fincas cafeteras, el 70% tuvieron presencia de OTA. Además, uno de diagnósticos de la investigación es que “en Colombia y en la mayoría de los países cafeteros se carece de instrumentos para determinar la humedad de los granos en las fincas”, por lo que se hace un llamado a desarrollar nuevos métodos para identificar la humedad del grano y controlarlo y así evitar el crecimiento del hongo sobre el mismo.

“Se deben guardar secos y sanos y en condiciones frescas e higiénicas. Mientras más húmedos y calientes permanezcan los granos de café, más rápido será su deterioro y la contaminación por los hongos, además se incrementan los riesgos para la calidad del café”, concluye el estudio. Esta es la investigación más reciente que se encuentra de Cenicafé sobre el tema.

A simple vista es imposible detectar la presencia de la toxina. No genera cambios físicos en el grano de café ni tampoco modifica el sabor o aroma. El único método de detección establecido es la cromatografía líquida que, al unirse con este chip, mejora el proceso.

La no presencia de OTA es también un factor importante para la exportación del café. Países como Chile son rigurosos en el análisis del grano que esperan comercializar, al exigir un estudio que certifique que no contiene esta toxina peligrosa. “En los puertos cuando van a enviar el café de exportación deben hacer esas pruebas que por lo general son muy demoradas. Con este dispositivo pueden hacerlo en un par de minutos”, afirma Taborda Ocampo.

En Colombia, bajo la resolución 4506 del Ministerio de Salud y Protección Social, se establecen los niveles máximos de contaminantes en alimentos destinados al consumo humano. El café de exportación debe pasar por diferentes niveles de análisis y sólo puede exportarse si cumple con los parámetros mínimos de calidad vigentes. Sin embargo, al café de consumo interno, se le permite la inclusión del 7% a 18 % de granos defectuosos, entre los cuales se encuentran los contaminados con este tipo de hongos.


Ingenio desde la región

Este grupo de investigación, que cuenta con más de 15 años de experiencia y algo más de 100 artículos publicados en revistas indexadas, también obtuvo a finales del año pasado otra patente: desarrollaron una arcilla mucho más adsorbente al modificar su estructura interna.

La arcilla es por excelencia un material con altas capacidades de retención de moléculas, un ejemplo es la arena para gatos que encapsula los olores de manera eficaz. Por tanto, en procesos químicos como la cromatografía, se usa en la primera etapa que se conoce como preconcentración de la muestra que, generalmente, se hace con polímeros tóxicos y poco amigables con el medio ambiente. De acuerdo con Milton Hernando Rosero Moreano, doctor en ciencias químicas e investigador de la Universidad de Caldas y uno de los inventores del dispositivo, lo que buscan es “reemplazar esos polímeros por compuestos que hagan lo mismo pero que en su esencia son compuestos naturales o materiales que vengan de la naturaleza y cumplan la misma función”.

Esta invención confirma el potencial que presenta el material y el abanico de posibilidades y aplicaciones para el desarrollo de diferentes dispositivos, una ventaja que suple un material sintético, costoso y tóxico por uno amigable con el medio ambiente y de fácil acceso en el país.

Aunque esta arcilla aún no está en fase de comercialización, los inventores han aprovechado el desarrollo de este material para vincularlo con nuevas investigaciones como es el caso del dispositivo llamado Fibreathalyzer-4000, una iniciativa que cuenta con la participación de profesionales en medicina química e ingeniería electrónica de las universidades de Caldas, Industrial de Santander, Pamplona, Unicauca y bajo la coordinación del Instituto Tecnológico de Israel (Technion), para el desarrollo de un aparato que permita un diagnóstico rápido, de bajo costo y no invasivo de la infección por SARS-CoV-2. Con el nuevo dispositivo, que en un primer momento está construido con polímeros tóxicos, se espera probar la arcilla eco amigable.

“Es un dispositivo que nos permitirá tomar en el aliento compuestos orgánicos volátiles, pues en el metabolismo del aliento se han identificado cerca de mil compuestos que se asocian con más de 60 enfermedades. Analizarlo permite hacer una detección temprana de estas patologías”, explicó el investigador Rosero Moreano. Esperan iniciar un estudio internacional en varios países para comprobar su eficacia.