Investigadores de la Universidad Grenoble Alpes (UGA), Francia, junto con el ESRF, el sincrotrón europeo ubicado en Grenoble, Francia, utilizaron los brillantes rayos X del ESRF para revelar cómo los árboles de cacao se protegen del metal tóxico cadmio.
por la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón
Este conocimiento es relevante ya que las nuevas regulaciones de la UE restringen la concentración de cadmio en el chocolate. Sus resultados se publican en Environmental and Experimental Botany .
El cadmio a menudo se acumula en los alimentos, pero es un metal altamente tóxico que puede ser dañino para los humanos si se expone crónicamente a él, según la Organización para la Agricultura y la Alimentación. La UE ha impuesto límites a la concentración máxima de cadmio en alimentos como el arroz, el trigo, las patatas y, más recientemente, el chocolate.
Si bien se han realizado estudios sobre cómo se transfiere el cadmio del suelo a la parte comestible de los cultivos estables, apenas hay investigaciones sobre el cadmio en los cultivares de cacao. «Comprender cómo se acumula el cadmio en los árboles de cacao es fundamental para posteriormente encontrar estrategias que mitiguen la acumulación de este metal en el producto final», explica Geraldine Sarret, investigadora de la Universidad Grenoble Alpes (UGA) y coautora de la publicación. .
Los científicos de la UGA viajaron al Banco Internacional de Genes de Cacao en Trinidad y Tobago, que alberga una colección de campo de cacao con aproximadamente 2400 genotipos de cacao, para recolectar sus muestras en colaboración con el Centro de Investigación del Cacao.
Luego vinieron al ESRF, el Sincrotrón Europeo, ubicado en Grenoble, Francia, para investigar un cultivo/variedad de cacao en particular que absorbe más cadmio que otros. Utilizando técnicas de sincrotrón (nanofluorescencia de rayos X en la línea de luz ESRF ID16B y absorción de rayos X en ID21), profundizaron en la composición a micro y nanoescala de las diferentes partes de la planta.
«Gracias al ESRF, pudimos mapear la presencia de cadmio y otros elementos con una resolución sin precedentes, de modo que pudimos ver el panorama general pero también llegar al más mínimo detalle», dice Hester Blommaert, Ph.D. Estudiante de la UGA y coautor correspondiente de la publicación.
«La concentración de cadmio en las diferentes partes de la planta es muy baja, hasta el punto de que no podríamos haber realizado esta investigación antes de EBS», afirma Hiram Castillo-Michel, investigador de la línea de luz ID21 en el ESRF. «En un futuro próximo, veremos un número cada vez mayor de estudios sobre temas similares de seguridad alimentaria en ID21, donde nuestro nuevo microscopio recientemente instalado ofrecerá límites de detección y resolución mejorados», añade.
Los resultados son sorprendentes: «Descubrimos que una parte del cadmio se almacena en cristales de oxalato de calcio en las raíces y ramas de la planta del cacao, lo cual fue inesperado», explica Blommaert. En particular, los cristales eran más abundantes en las ramas. Curiosamente, aunque había cristales en las hojas, no parecían ayudar a desintoxicar el cadmio en esta parte de la planta. «Creemos que los cristales de oxalato de calcio son un mecanismo de desintoxicación de la planta frente al metal».
Además, también descubrieron que el cadmio se combina con el azufre en determinadas células de las raíces. Este mecanismo es bien conocido en las raíces de los cereales, donde el cadmio queda retenido en las vacuolas y unido a moléculas que contienen tioles. En el caso del cacao, este mecanismo es menos pronunciado y se transfiere más cadmio a las partes aéreas.
En general, la estrategia desarrollada por las plantas de cacao para manejar el cadmio es diferente a la de los cereales en términos de transferencia de raíz a vástago, compartimentos de almacenamiento y formas de almacenamiento.
«Este nuevo conocimiento es un requisito previo para la selección o el mejoramiento de cultivares de cacao que acumulen menos cadmio y apoyen una producción segura de cacao en América del Sur», dice Sarret. «Sin embargo, necesitamos continuar nuestros estudios, utilizando otros tipos de plantas de cacao y en diferentes condiciones ambientales, para poder diseñar estrategias más precisas».
Más información: Hester Blommaert et al, Los cristales de oxalato de Ca están involucrados en el almacenamiento de cadmio en un cultivar de cacao con alto contenido de Cd, Botánica Ambiental y Experimental (2024). DOI: 10.1016/j.envexpbot.2024.105713
