Από τη Νέα Ζηλανδία έρχεται μια τεχνολογία που «μυρίζει» την ωριμότητα: δείτε πώς η Zespri και η Scentian Bio επανεφευρίσκουν τη συγκομιδή ακτινιδίων..
Σε μια εποχή που η γεωργία καλείται να παράγει καλύτερα και πιο βιώσιμα, μια νεοσύστατη εταιρεία από τη Νέα Ζηλανδία αποφάσισε να βασιστεί στην εξέλιξη: όχι στην ψηφιακή εξέλιξη, αλλά σε αυτήν των εντόμων. Η Scentian Bio, μια νεαρή εταιρεία με έδρα το Ώκλαντ της Νέας Ζηλανδίας, φέρνει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο αξιολογείται η ωρίμανση των φρούτων, εκμεταλλευόμενη την εξαιρετική οσφρητική ευαισθησία των μυγών και των παρόμοιων. Και το κάνει αυτό με ένα φιλόδοξο πιλοτικό έργο: βοηθώντας τη Zespri, τον μεγαλύτερο διανομέα ακτινιδίων στον κόσμο, να κατανοήσει τον βέλτιστο χρόνο για τη συγκομιδή των ακτινιδίων.
Η Scentian Bio, η οποία ιδρύθηκε το 2021 ως θυγατρική εταιρεία του Ινστιτούτου Έρευνας Φυτών και Τροφίμων της Νέας Ζηλανδίας , έχει αναπτύξει βιοαισθητήρες που βασίζονται σε οσφρητικούς υποδοχείς εντόμων. Η αρχή είναι τόσο απλή όσο και έξυπνη: αναπαράγουν τους βιολογικούς μηχανισμούς που επιτρέπουν στα έντομα να αντιλαμβάνονται το περιβάλλον τους μέσω της όσφρησης.
Πώς λειτουργεί η τεχνολογία που βελτιστοποιεί τη συγκομιδή ακτινιδίων
Οι οσφρητικοί υποδοχείς των εντόμων είναι πρωτεΐνες μεμβράνης, που υπάρχουν κανονικά σε αισθητήριους νευρώνες. Η Scentian Bio είναι σε θέση να τους αναπαράγει τεχνητά εκφράζοντάς τες σε κυτταρικές σειρές που προέρχονται από έντομα, δηλαδή σε σταθερές κυτταροκαλλιέργειες που λαμβάνονται από ιστούς εντόμων και χρησιμοποιούνται στο εργαστήριο για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων συγκεκριμένων πρωτεϊνών, από τις οποίες στη συνέχεια εξάγονται, καθαρίζονται και ενσωματώνονται σε τεχνητές μεμβράνες που μιμούνται το φυσικό βιολογικό τους περιβάλλον. Μόλις ενσωματωθούν σε βιοαισθητήρες, αυτοί οι υποδοχείς καθίστανται ικανοί να αλληλεπιδρούν με συγκεκριμένες πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) που απελευθερώνονται από φρούτα, δημιουργώντας μετρήσιμα σήματα. Ο συνδυασμός των ενεργοποιημένων υποδοχέων αποτελεί μια πραγματική χημική υπογραφή - ένα είδος δακτυλικού αποτυπώματος - που μπορεί να ερμηνευτεί χάρη σε μια προγνωστική μηχανή που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη .
Το σύστημα υπολογιστών χρησιμοποιεί μια βάση δεδομένων υποδοχέων και ενώσεων-στόχων, τροφοδοτούμενη από πειραματικά δεδομένα και υπολογιστική μοντελοποίηση. Η αρχή είναι η εξής: κάθε οσφρητικός υποδοχέας είναι ευαίσθητος μόνο σε λίγες ενώσεις. Αλλά επειδή τα φρούτα απελευθερώνουν τόσους πολλούς διαφορετικούς τύπους πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) κατά την ωρίμανση, ένας μόνο υποδοχέας δεν αρκεί για να κατανοήσουμε πόσο μακριά βρίσκεται η διαδικασία. Χρειάζεστε έναν συνδυασμό υποδοχέων. Για να γνωρίζει ποιοι υποδοχείς πρέπει να χρησιμοποιήσει για να διαβάσει σωστά ένα συγκεκριμένο φρούτο (όπως ένα ακτινίδιο), η νεοσύστατη εταιρεία δημιούργησε μια βάση δεδομένων που συλλέγει όλους τους υποδοχείς που δοκιμάστηκαν και τα μόρια στα οποία αντιδρούν. Στη συνέχεια, χάρη σε ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης, μπορεί να προβλέψει (ακόμα και πριν τους δοκιμάσει στο εργαστήριο) ποιοι υποδοχείς είναι οι καταλληλότεροι για τον εντοπισμό των βασικών ενώσεων που συνδέονται με την ωρίμανση. Μόλις επιλεγούν, αυτοί οι υποδοχείς συναρμολογούνται σε έναν βιοαισθητήρα ικανό να παρέχει ακριβείς μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τον βαθμό ωρίμανσης του φρούτου.
Στην περίπτωση των ακτινιδίων, οι βιοαισθητήρες μπορούν να εντοπίσουν σε πραγματικό χρόνο τον βέλτιστο χρόνο συγκομιδής , ξεπερνώντας τις τρέχουσες μεθόδους που βασίζονται σε δοκιμές °Brix (ζάχαρα) και ξηράς ουσίας, οι οποίες απαιτούν την αποστολή δειγμάτων στο εργαστήριο και παρέχουν μόνο μερικούς δείκτες πραγματικής ωρίμανσης.
Zespri και Scentian Bio: καινοτομία σε ολόκληρη την αλυσίδα εφοδιασμού
Το πιλοτικό έργο με την Zespri ξεκίνησε το 2024 με έναν συγκεκριμένο στόχο: τη συλλογή λεπτομερών μεταβολικών πληροφοριών για τα φρούτα απευθείας από το χωράφι και στη συνέχεια την παρακολούθηση της εξέλιξής τους σε ολόκληρη την αλυσίδα εφοδιασμού. Ο Jonathan Good , Διευθύνων Σύμβουλος της Scentian Bio, εξηγεί: « Η συγκομιδή ακόμη και λίγες μέρες πολύ νωρίς ή πολύ αργά μπορεί να έχει τεράστιες επιπτώσεις στη διάρκεια ζωής και την ποιότητα γεύσης των ακτινιδίων. Η τεχνολογία μας επιτρέπει την ανάλυση σε πραγματικό χρόνο των πτητικών οργανικών ενώσεων χάρη σε φορητούς αισθητήρες που οι καλλιεργητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν απευθείας στον οπωρώνα ».
Η τεχνολογική καρδιά αποτελείται από ένα πάνελ συγκεκριμένων υποδοχέων , που επιλέγονται μέσω μιας προγνωστικής μηχανής που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη. Το σύστημα αντιστοιχίζει τη μοριακή δομή των ανιχνευόμενων ενώσεων με μια βάση δεδομένων οσφρητικών υποδοχέων, προσδιορίζοντας τους καταλληλότερους για κάθε συγκεκριμένη ένωση.
Από την ωρίμανση στην πρόληψη: οι δυνατότητες μιας ευέλικτης τεχνολογίας
Εκτός από τη βέλτιστη διαχείριση της συγκομιδής, οι βιοαισθητήρες της Scentian Bio θα μπορούσαν να προσφέρουν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα εφαρμογών. Χάρη στην οσφρητική τους ευαισθησία, μπορούν να ανιχνεύσουν πρώιμα σημάδια αόρατα με γυμνό μάτι, όπως τα αρχικά στάδια των διεργασιών σήψης ή αποσύνθεσης ή την παρουσία φερομονών που εκπέμπονται από παράσιτα που δεν είναι ακόμη εύκολα ορατά στο χωράφι , επιτρέποντας έτσι την προληπτική διαχείριση του προβλήματος. Στον αγροδιατροφικό τομέα, βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη συνεργασίες με πέντε πολυεθνικές για την ανάπτυξη εφαρμογών που σχετίζονται με τον ποιοτικό έλεγχο και την αξιολόγηση της φρεσκάδας των προϊόντων. Αλλά οι δυνατότητες της τεχνολογίας πηγαίνουν πολύ παραπέρα: ορισμένα πειράματα έχουν στην πραγματικότητα δείξει ότι οι ίδιοι βιοαισθητήρες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στον ιατρικό τομέα, για την ανίχνευση της παρουσίας μολυσματικών ασθενειών όπως η φυματίωση ή η ελονοσία, αναλύοντας συγκεκριμένες πτητικές ενώσεις που υπάρχουν στην αναπνοή ή το δέρμα του ασθενούς.
Εν ολίγοις, οι θετικές εξωτερικές επιπτώσεις είναι πολλαπλές : μείωση της σπατάλης τροφίμων, βελτίωση της αποδοτικότητας της εφοδιαστικής, μεγαλύτερη ασφάλεια στην υγεία. Αλλά πάνω απ 'όλα, αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την πρόσβαση σε πληροφορίες που προηγουμένως ήταν δύσκολο να αποκτηθούν, αποκαλύπτοντας τα χημικά σήματα που εκπέμπονται από φρούτα, φυτά, ακόμη και ανθρώπους με γρήγορο, ακριβή και μη επεμβατικό τρόπο.
Donato Liberto
© fruitjournal.com
