Ciencia y Tecnología

Soluciones científicas para la industria de alimentos

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Viernes, 06 Julio 2018
Agencia de Noticias Univalle

Un sensor del tamaño diminuto que le permitiría a pequeñas empresas verificar si los alimentos producidos pueden ser consumidos por los compradores, fue diseñado y construido por Investigadores de la Universidad del Valle, con al apoyo de tres universidades norteamericanas. El artefacto permite monitorear la descomposición de alimentos, utilizando materiales locales y de bajo costo.

Como producto de la investigación se escribió un artículo científico que fue publicado por la revista internacional Biosensors, en abril del presente año y que por tener el mayor número de lecturas y descargas. acaba de ser seleccionado para ser la carátula de la edición número 2 del volumen 8 de la prestigiosa publicación. 

El artículo, resultado de un proyecto de investigación colaborativa entre el grupo de investigación BioNovo de la Facultad de Ingeniería de Univalle y las universidades norteamericanas de la Florida, Texas A&M y Iowa State, durante cerca de dos meses, cuenta con más de 1.250 visitas y 440 descargas.

El texto científico se titula "Laser scribed graphene biosensor for detection of biogenic amines in food samples using locally sourced materials” que traduce "Biosensor de grafeno grabado por láser para la detección de aminas biogénicas en muestras de alimentos utilizando materiales de origen local".

En el artículo se describe cómo se desarrolló un nanobiosensor desechable, de bajo costo, para medir los niveles de aminas biogénicas (BA) que se utilizan como un indicador de la inocuidad alimentaria y la calidad de los alimentos.

Es un nanobiosensor porque el tamaño de algunos de sus componentes se cuantifica en nanometros (es decir la milmillonésima parte de la unidad métrica) y está diseñado para detectar aminas biogénicas, compuestos tóxicos formados por la transformación de los aminoácidos que se encuentran en los alimentos por la acción de enzimas generadas por bacterias.

Si un alimento excede ciertos niveles de aminas biogénicas, deja de ser apto para el consumo humano, es decir que deja de ser inocuo, pues altas concentraciones de histamina (un tipo de amina biogénica comúnmente encontrada en los alimentos) generan escombroidosis, un síndrome caracterizado por hormigueo y ardor alrededor de la boca, rubor y sudoración facial, náuseas, vómitos, cefalea, palpitaciones, mareos y erupciones.

Los sensores o dispositivos para detectar las aminas biogénicas son normalmente elaborados en países desarrollados, utilizando materiales de alta pureza y en laboratorios altamente tecnificados, lo cual los hace muy costosos para el público de países como Colombia. A pesar de que, en cualquier ciudad y especialmente las zonzas costeras, se consumen alimentos fermentados que pueden contener altos niveles de aminas biogénicas, no siempre se cuenta con técnicas de laboratorio o recursos e instalaciones certificadas para medir su inocuidad.

En este caso, los investigadores decidieron utilizar un nanomaterial llamado grafeno que se puede obtener fácilmente mediante el grabado con láser sobre cinta kapton; un aislante electrico que se encuentra en cualquier ferretería. Al grafeno grabado se le adiciona una enzima denominada diaminaoxidasa que se puede conseguir en tiendas de suplementos nutricionales. Con estos dos elementos y partículas de cobre obtenido a partir de una solución de sulfato de cobre –que se puede adquirir en cualquier almacén agrícola- se construyó un biosensor eletroquímico y se calibró con la amina biogénica llamada histamina.

Luego de calibrar el sensor se midieron muestras de pescado fresco y fermentado y se encontraron los resultados esperados, al evidenciarse el incremento en la concentración de histamina en el pescado fermentado, en comparación con el producto fresco.

Hecho y probado el sensor se enviaron a validar y caracterizar los materiales en las Universidades de la Florida, Texas A&M y Iowa State, donde disponen de laboratorios altamente especializados para rehacer el proceso. Allí hicieron un estudio comparativo de resultados con el biosensor y un dispositivo similar fabricado con materiales de alto grado analítico con equipos de última tecnología. Los resultados fueron sorprendentes, al final se reconfirmó la efectividad del nuevo desarrollo. Es un ejemplo de cómo, en ocasiones la solución más simple es la más elegante.

Con los resultados finales los investigadores colombianos y norteamericanos describieron el proceso y sus resultados y lo enviaron a la revista internacional Biosensors, que como cualquier otra publicación científica especializada lo envió a revisar por parte de especialistas de otros países quienes recomendaron publicarlo de inmediato. 

En la Universidad del Valle, el biosensor fue elaborado por el grupo BioNovo que lidera Diana Carolina Vanegas Gamboa, egresada de Ingeniería de Alimentos de la Universidad del Valle y Magíster y Doctora (Ph.D.) en Ingeniería Agrícola y Biológica de la Universidad de La Florida –USA,.

El desarrollo del dispositivo en las instalaciones de Univalle se logró también gracias al apoyo de la profesora Alba Marina Torres, del Departamento de Biología, y a la participación de las tesistas de pregrado del Programa Académico de Ingeniería de Alimentos, Laksmi Patiño y Connie Méndez.

La investigación se planteó originalmente por la necesidad de acceso a instrumentos analíticos para la valoración de la inocuidad de los alimentos de las pequeñas empresas de alimentos ubicadas en el Pacífico Colombiano, ya que la mayoría de estas organizaciones carece de recursos para determinar la inocuidad de los productos a través de técnicas convencionales en laboratorios certificados. Esta misma necesidad se vive en casi todos los países del sur global, lo cual aumenta el potencial impacto de este tipo de investigaciones.

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