Testy jakości żywności, których przeprowadzenie w laboratorium tradycyjnie zajmuje kilka godzin lub dni, można teraz wykonać w ciągu kilku minut, bez konieczności wychodzenia z linii produkcyjnej.
„To przełom w branży. Pozwala wyjść z laboratorium i przetestować na linii produkcyjnej, a nawet w terenie” – powiedział Luis Rodriguez-Saona, profesor nauk o żywności i technologii na Ohio State University.
Przez ostatnie 16 lat naukowiec od żywności z Ohio State's Wyższa Szkoła Nauk o Żywności, Rolnictwie i Środowisku bada zastosowanie technologii podczerwieni do określania jakości produktów spożywczych. Rodriguez-Saona jest również naukowcem w Ohio Agricultural Research and Development Center, ramieniu badawczym uczelni.
W ciągu ostatnich czterech lat na rynku pojawiły się przenośne skanery, których praca nóg okazała się nieoceniona w dostosowaniu ich do potrzeb przemysłu spożywczego.
„Dzięki sokowi pomidorowemu możemy przyjrzeć się 12 różnym atrybutom w mniej niż minutę” – powiedział Rodriguez-Saona. „Wszystko to zajęłoby wiele godzin, jeśli nie dni, aby zebrać i przetestować jedną próbkę w tradycyjny sposób”.
Między innymi przez ostatnie pięć lat Rodriguez-Saona podpisał kontrakt z Kalifornijska Liga Przetwórców Żywności do testowania soku pomidorowego i pasty pomidorowej. California produkuje ponad 90 procent przetworzonych pomidorów w kraju i prawie połowę przetworzonych pomidorów uprawianych na całym świecie.
„Operacja jest niesamowita” – powiedział Rodriguez-Saona. „Mają tak wiele linii produkcyjnych i co godzinę wysyłają próbki do laboratorium, aby monitorować jakość różnych partii”.
Takie testy są wymagane, aby zapewnić bezpieczeństwo i jakość soku pomidorowego, z którego większość jest przetwarzana na koncentrat pomidorowy i inne produkty.
Obecnie branża wykorzystuje tę technologię do uzupełnienia tradycyjnego monitorowania, ale praca Rodrigueza-Saony może być kluczowa w uzyskaniu zgody na wykorzystanie jej jako podstawowej metody testowania. Jak dotąd Rodriguez-Saona opublikował pięć publikacje naukowe w sprawie wykorzystania technologii podczerwieni do przetwarzania pomidorów.
„Teraz pobierają próbki, przynoszą je do laboratorium kontroli jakości, a wykonanie niektórych testów zajmuje kilka godzin. Do tej pracy potrzebują również wykwalifikowanego personelu. Jest to czasochłonne i kosztowne.”
Jeśli test wykryje jakiekolwiek problemy z produktem, przetwórca będzie musiał sprzedać go z rabatem lub przetworzyć.
„Ale dzięki temu urządzeniu – jest tak małe, jak pudełko na drugie śniadanie – możesz wnieść je do zakładu, aby dokonywać oceny jakości produktu w czasie rzeczywistym i natychmiast wprowadzać poprawki do przetwarzania, zamiast czekać na wyniki laboratoryjne. ”.
W swoich badaniach Rodriguez-Saona wykorzystuje czujniki podczerwieni wykonane przez wiodących deweloperów, w tym Agilent Technologies i Thermo Fisher Scientific. Przenośne przyrządy na podczerwień zostały początkowo zaprojektowane dla Departamentu Obrony, Agencji ds. Walki z Narkotykami i przemysłu farmaceutycznego w celu identyfikacji obecności materiałów wybuchowych i nielegalnych narkotyków oraz testowania leków pod kątem podróbek. Niektóre z przenośnych skanerów są tak duże jak skrzynki narzędziowe, a inne są trzymane w ręku.
„Jesteśmy pierwszymi, którzy pozyskują te instrumenty, aby przyjrzeć się zastosowaniom w przemyśle spożywczym” – powiedział.
Proces testowania jest zwodniczo prosty: próbkę produktu, mniejszą niż groszek, umieszcza się na skanerze lub skanuje ręcznym spektrometrem. Światło podczerwone celuje w określone grupy funkcyjne w cząsteczkach tworzących żywność; różne cząsteczki pochłaniają światło o różnych częstotliwościach.
„To daje widmo, które opiera się na absorpcji światła” – powiedział Rodriguez-Saona. „Poddajemy to widmo analizie wielowymiarowej, aby dokładnie określić informacje, których szukamy.
„Widmo przyrównuję do zdjęcia panoramicznego. Zawiera wiele informacji, ale aby znaleźć informacje, których szukasz, musisz je dokładnie przestudiować. Analiza wielowymiarowa jest jak szkło powiększające, które pozwala to zrobić, używając chemometrii do identyfikacji określonego sygnału, który jest powiązany z określoną cząsteczką.
„W zasadzie to jak znalezienie Waldo”.
Rodriguez-Saona opracował algorytmy skanerów do wykorzystania w wykrywaniu różnych aspektów produktów spożywczych, a jego badania naukowe sprawdź, czy wyniki są na równi z wynikami tradycyjnych testów laboratoryjnych. Atrybuty żywności testowane w przetworzonych pomidorach skupiają się na konsystencji, teksturze i smaku, w tym rozpuszczalnych ciałach stałych, pH, kwasowości, lepkości, cukrach i kwasach organicznych.
Oprócz pracy z przetworzonymi pomidorami Rodriguez-Saona i jego zespół doktorantów badali różne cechy chipsów ziemniaczanych, w tym ocena jakości oleju oraz obecność akrylamidu.
Jakość oleju jest problemem, ponieważ oleje i tłuszcze jadalne są jednymi z większość podrabianych produktów spożywczych w przemyśle, a tradycyjne metody ich testowania są czasochłonne, skomplikowane i kosztowne oraz generują duże ilości odpadów, powiedział Rodriguez-Saona. W lipcu moderuje sesję, Fałszerstwo motywowane ekonomicznie: wyzwania i innowacje w wykrywaniu oszustw w żywności, na dorocznym spotkaniu Instytutu Technologów Żywności w Chicago i przedstawi przenośne technologie do wykrywania fałszerstw żywności.
Obecność akryloamidu w chipsach ziemniaczanych i innych rodzajach ziemniaków smażonych w wysokich temperaturach od dawna jest problemem w przemyśle, aw 2010 r. Wspólna Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa oraz komitet Światowej Organizacji Zdrowia nazwały go problemem zdrowia ludzkiego. Ale sprzęt potrzebny do testowania akryloamidu jest zbyt kosztowny dla większości firm, aby przeprowadzić testy na własną rękę, a wysłanie próbek do laboratorium zewnętrznego może zająć tygodnie, aby uzyskać wyniki, powiedział.
„Poziomy akryloamidu są obecnie regulowane tylko w Kalifornii w ramach Propozycji 65, oficjalnie znanej jako Ustawa o bezpiecznej wodzie pitnej i środkach toksycznych z 1986 r., ale dużo rozmawiałem z firmami i chcą znaleźć opłacalny sposób na zmierzenie tego. Dlatego pracujemy nad tym, aby to rozwinąć”.
Rodriguez-Saona stara się również o dofinansowanie z Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.
„Obecnie współpracujemy z firmami i opracowujemy algorytmy, które pasują do ich unikalnych aplikacji. Ale dzięki funduszom USDA bylibyśmy w stanie pracować nad niektórymi z tych głównych problemów, takimi jak akrylamid lub fałszowanie, i opracować algorytmy do przeprowadzania testów w podczerwieni na żywności, która byłaby dostępna dla każdego”.
Producenci żywności z Ohio i innych krajów, którzy chcą dowiedzieć się więcej o tej technologii, mogą skontaktować się z Rodriguez-Saona za pośrednictwem poczty elektronicznej pod adresem rodriguez-saona.1@osu.edu lub zadzwoń 614-292-3339.