La creación de un Grupo Operativo (GO) supra-autonómico, para la detección y eliminación de la almendra amarga, se fundamentó en la tecnología NIRS en campo y laboratorio

Detección y erradicación de la almendra amarga en España

Xavier Miarnau¹, Josep Comaposada², José Luis Balanzá³, Arturo Belmonte⁴, Fátima Gomez⁵, Joan A. Ruiz⁶, Iñigo Vargas⁷, Minda Tabuyo⁸

¹ IRTA-Programa de Fruticultura. Parc de Gardeny-Edifici Fruitcentre. 25003 Lleida.

² IRTA-Programa de Tecnología Alimentària. Finca Camps i Armet sn. 17121 Monells.

³ Descalmendra

⁴ Mañan Soc. Coop.

⁵ Borges International Group

⁶ Unió Nuts

⁷ Arboreto SAT / Crisol Frutos Secos

⁸ SAB-Almendrave / Aeofruse

24/09/2021

La presencia de almendras amargas en lotes de almendras dulces plantea un grave problema comercial en el sector español de la almendra, el cual deriva en un rechazo de partidas con contenidos del 1% (o incluso inferiores) de almendra amargas, poniendo en jaque el prestigio de la almendra española especialmente en aquellos mercados más exigentes, tales como Alemania, Francia, Emiratos Árabes Unidos, Japón, etc.

La almendra amarga, un problema de sector

El origen de las almendras amargas en campo se debe al hecho de que muchos almendros están injertados sobre patrón franco (aproximadamente la mitad suelen provenir de semillas amargas), de manera que cuando muere el injerto y rebrota el patrón, las almendras son amargas y pueden mezclarse con las dulces del resto de la finca o plantación. También pueden provenir de almendros de semillas dispersadas por pájaros o roedores, situados en las lindes de las plantaciones, bordes de carretera, barrancos, etc. Debido a que un elevado número de variedades que se cultivan poseen un alelo de amargor, resulta normal que se obtengan nuevas variedades con almendra amarga tanto en los cruzamientos naturales como en los programas de mejora, no obstante, estas poblaciones son descartadas posteriormente en el caso del mejorador, pero no en el campo.

El sabor amargo

El sabor amargo de la almendra está originado por la presencia de compuestos cianogénicos como la amigdalina y la prunasina que se hidrolizan para producir benzaldehído y cianuro de hidrógeno. La amigdalina también se encuentra en las semillas de otros miembros de la familia de las Rosáceas, como la manzana, el melocotón, el albaricoque, el cerezo o la ciruela. La amigdalina forma parte de los denominados glucósidos cianógenos, ampliamente distribuidos en más de 2.500 especies vegetales. Se supone que los glucósidos cianógenos, que liberan cianuro tóxico al sufrir un daño en sus tejidos, son un mecanismo natural de defensa de las plantas contra herbívoros y patógenos. El precursor de la amigdalina es la prunasina (monoglucósido) que proviene del tejido materno del fruto (se produce en las hojas, raíces y ramas) y en algunos casos puede movilizarse y penetrar en la semilla, donde se transforma en amigdalina o puede hidrolizarse directamente, lo que da lugar a un compuesto intermedio denominado mandelonitrilo. Cuando se rompen los tejidos celulares (masticación, trituración, procesado industrial, etc.) las enzimas específicos (hidrolasas y liasas) pueden actuar sobre el sustrato, produciendo benzaldehído (responsable del sabor típico de almendra amarga) y cianuro (que resulta toxico).

Análisis del amargor

Ya que el amargor está relacionado con compuestos conocidos (amigdalina, prunasina, mandelonitrilo, ácido cianhídrico y benzaldehído) con el mismo grupo nitrilo (R-C≡N) propio de los compuestos con presencia de cianuro, su análisis debería permitir la detección de mezclas. Evidentemente, la mayor dificultad reside en el tipo de análisis y en la técnica de muestreo, en relación al lote estudiado. Sería interesante terminar de desarrollar una tecnología que permita trabajar desde un punto de vista cuantitativo (en la determinación de la composición de un analito) y cualitativo (que permita segregar poblaciones almendra dulce/amarga por lotes).

Por todo ello, la industria trata de resolver el problema mediante métodos de detección de laboratorio aplicados a muestras extraídas de lotes comerciales. Varios métodos de detección de prunasina y amigdalina son posibles, siendo actualmente los más interesantes para la industria, los kits de detección de cianhídrico (grupos CN-) y/o benzaldehído, las técnicas analíticas de laboratorio como la cromatografía y la espectroscopía Raman y las técnicas rápidas no destructivas basadas en Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS) tanto en campo como en laboratorio y que deberían ser la solución final y más eficiente a la problemática.

Aplicación de la tecnología NIRS

En la tecnología NIR, una de las que pueden tener mayor aplicación, que trabaja en la zona del espectro electromagnético comprendida entre los 750-2500 nm, se produce una interacción entre la radiación electromagnética infrarroja y la muestra (en el caso la almendra), como consecuencia de la cual se producen cambios en el estado vibracional de sus moléculas. El estado vibracional de una molécula se considera una propiedad física y única, por tanto, característica de esa molécula. Así, en función de los enlaces presentes en las moléculas (fundamentalmente del tipo -CH, -NH, -OH), la absorción será variable para cada frecuencia del espectro infrarrojo. La cuantificación de este estado vibracional por parte de un espectrofotómetro es la base del método espectroscópico. El valor de la energía absorbida se establece como comparación de la intensidad de energía transmitida o reflejada con la intensidad de energía incidente, para todas las longitudes de onda en las que opera un instrumento NIRS. Por esta razón, la espectroscopía NIRS está prácticamente orientada a la determinación y cuantificación de compuestos orgánicos que presentan los grupos funcionales anteriormente descritos, en consecuencia, de los espectros obtenidos en la región infrarroja, se puede obtener información sobre la composición química de una muestra determinada (humedad, grasa, proteína, azúcares etc.).

Creación del Grupo Operativo

La creación de un Grupo Operativo (GO) supra-autonómico, para la detección y eliminación de la almendra amarga, se fundamentó en la tecnología NIRS en campo y laboratorio. La primera aproximación se centró en desarrollar un modelo que permitiera confirmar los árboles candidatos con presencia de almendra amarga directamente en fincas. La segunda aproximación se centró en trabajar en la entrada de la central para comprobar la presencia de amigdalina en los lotes de los agricultores. Finalmente, se trabajó con equipos ya en línea de producción, descartando la almendra de manera individual durante su procesado.

Las entidades participantes en el GO fueron SAB-Almendrave, Aeofruse, Descalmendra, Crisol de Frutos Secos SAT, Arboreto SAT Ltda., Mañan Sociedad Cooperativa, Unió Nuts y Borges Agricultural and Industrial Nuts. El presupuesto global de proyecto financiado por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación ascendió a un total de 574.000 euros, para las dos anualidades. Durante todo el periodo del proyecto se realizaron diferentes reuniones de trabajo y de coordinación entre las diferentes entidades y los centros de investigación para programar y ejecutar las diferentes actividades programadas (Figura 1).

Figura 1. Fotografía de la reunión inicial de todos los miembros del GO.

Actividades de experimentación del Grupo Operativo

Durante todo el proyecto se abordaron diferentes actividades de experimentación e investigación, las cuales se han ido trasladando al sector productor mediante conferencias, jornadas, publicaciones técnicas, etc. A continuación se describen las principales actividades realizadas.

Mapeo y geolocalización de árboles amargos en campo

Una de las primeras actividades desarrolladas en el proyecto fue la detección y eliminación de árboles productores de almendras amargas directamente en campo. Por eso, lo primero que se planteó fue crear una base de datos de fincas de socios de las entidades participantes mediante un software de gestión visual de fincas. Esta base de datos ha servido para acotar zonas de riesgo de árboles amargos, y a posteriori inspeccionar aquellas con elevado riesgo. En función de las variedades y de los portainjertos existentes en cada plantación de cada socio, las fincas se clasificaron en diferentes niveles de riesgo de tener árboles amargos (sin riesgo, riesgo bajo y riesgo elevado), para que pudiesen ser inspeccionadas por las mismas entidades.

Con los datos de la base de datos visual se ha conseguido disponer de los datos de riesgo para cada uno de los socios de las diferentes entidades. En la Figura 2 se puede ver el mapa de toda la península ibérica con todas las fincas que están en la base de datos del proyecto. El total de superficie considerada de riesgo es de 44.000 ha, las cuales suponen un 25% del total de superficie de las tres entidades del proyecto que participaron en esta actividad.

Figura 2. Representación gráfica de toda la superficie de almendro de las diferentes entidades que conformaron el proyecto.

Detección de almendros amargos mediante tecnología NIRS portátil en campo

Disponer de un instrumento con tecnología NIRS portátil para poder trasladarse y realizar las medidas directamente en campo es básico para que los técnicos de las diferentes entidades participantes en el GO, y en general para que todo el sector español pueda realizar inspecciones en las fincas de los agricultores y así poder detectar arboles amargos, sin necesidad de esperar a la entrada de almendras en las descascaradoras. Con esta actividad se validó y se puso a punto un equipo portátil NIRS de la marca SCIO para poder realizar la toma de espectros y la creación de modelos con almendra en piel, almendra grano y hojas en el laboratorio (Figura 3).

Figura 3. Toma de espectros NIRS en almendra en grano.

Validación de kits de determinación de ácido cianhídrico

Durante el proyecto también se propuso evaluar y validar diferentes kits de diagnóstico de ácido cianhídrico, para determinar en campo y en central la concentración de esta sustancia, sobre diferentes órganos vegetativos (hojas, frutos verdes y almendra en grano). No obstante, no se siguió trabajando con esta metodología, debido al elevado coste de los kits de ácido cianhídrico, hecho que comprometía la viabilidad de la actividad, ya que si bien los kits funcionaban muy bien (tal como se validaron con anterioridad), el coste a imputar a cada muestra analizada lo hacía inviable e inasumible a nivel de campo para el agricultor.

Desarrollo de modelos discriminantes con instrumentos NIRS en laboratorio

En la actualidad existen multitud de instrumentos con tecnología NIRS que se utilizan para realizar mediciones en productos alimentarios, pero en los cuales es necesario crear modelos discriminantes para cada producto. En este sentido, se crearon diferentes modelos discriminantes NIRS para detectar almendra amarga de los lotes a la entrada en la central o descascaradora, para un instrumento NIRS que las diferentes entidades participantes ya disponían en su laboratorio y que en la actualidad son utilizados principalmente para determinar la humedad de las muestras (Figura 4).

Figura 4. Equipo NIRS.

Validación de un prototipo con tecnología NIRS para la entrada en central

Una de las entidades del proyecto diseño y fabricó un prototipo NIRS capaz de discriminar almendras dulces y amargas en función de su contenido de amigdalina. Este prototipo fue desarrollado en el marco de un proyecto anterior. Mediante el proyecto actual se consiguió validar el prototipo, y a posteriori lo instaló en diferentes centros de recepción y transformación de almendra para poder utilizarlo para la detección de almendras amargas en la entrada en central. (Figura 5).

Figura 5. Fotografía del diseño final del prototipo.

Validación de un prototipo con tecnología NIRS para la línea de procesado

Finalmente, con el objetivo de abarcar desde el campo hasta la línea de procesado, el GO se planteó la adquisición, instalación y validación de un prototipo para detectar y eliminar almendras amargas en la línea de procesado y poder separarlas de las dulces en un sistema de detección grano a grano, en una de las entidades. Se consiguió validar el prototipo NIRS (Figura 6) con una eficiencia superior al 85%.

Figura 6. Vistas del prototipo NIRS para la línea de procesado.

Conclusión final

En base a los resultados obtenidos en el proyecto desarrollado en el marco de la convocatoria de Grupos Operativos Supranacionales se concluye que una erradicación total del 100% de la almendra amarga solo en la entrada en central o en la línea de procesado, mediante instrumentos NIRS, es casi imposible. Por lo que sin duda, es necesario empezar el trabajo de detección de almendras amargas en campo y seguir en la entrada en central y en las líneas de procesado.