Testy kvality potravin, jejichž provedení v laboratoři tradičně trvá hodiny – nebo dny – lze nyní dokončit během několika minut, aniž byste museli dokonce odcházet od výrobní linky.
„Toto je pro průmysl zásadní změna. Umožňuje vám vyjít z laboratoře a testovat na výrobní lince nebo dokonce v terénu,“ řekl Luis Rodriguez-Saona, profesor potravinářské vědy a technologie na The Ohio State University.
Posledních 16 let potravinářský vědec z Ohio State's Vysoká škola potravinářských, zemědělských a environmentálních věd zkoumá využití infračervené technologie ke stanovení kvality potravinářských výrobků. Rodriguez-Saona je také vědcem v Ohio Agricultural Research and Development Center, výzkumném oddělení vysoké školy.
Během posledních čtyř let se na trhu objevily přenosné skenery a jeho práce se ukázala jako neocenitelná při jejich přizpůsobení potřebám potravinářského průmyslu.
"S rajčatovou šťávou se můžeme podívat na 12 různých atributů za méně než minutu," řekl Rodriguez-Saona. "To vše by trvalo několik hodin, ne-li dní, než by se shromáždil a otestoval jeden vzorek tradičním způsobem."
Kromě jiných spoluprací má Rodriguez-Saona na posledních pět let smlouvu s Kalifornská liga zpracovatelů potravin k testování rajčatové šťávy a rajčatového protlaku. Kalifornie produkuje více než 90 procent zpracovaných rajčat v zemi a téměř polovinu zpracovaných rajčat pěstovaných po celém světě.
"Ta operace je úžasná," řekl Rodriguez-Saona. "Mají tolik výrobních linek a každou hodinu posílají vzorky do laboratoře, aby sledovali kvalitu různých šarží."
Takové testování je nutné k zajištění bezpečnosti a kvality rajčatové šťávy, z níž se velká část dále zpracovává na rajčatový protlak a další produkty.
V současné době průmysl využívá technologii k doplnění tradičního monitorování, ale práce Rodrigueze-Saony by mohla být nápomocná při získání souhlasu s jejím používáním jako primární testovací metodou. Rodriguez-Saona jich zatím publikovala pět vědeckých prací o použití infračervené technologie pro zpracování rajčat.
„Nyní odeberou vzorky, přinesou je do laboratoře pro zajištění kvality a dokončení některých testů trvá několik hodin. K této práci potřebují také kvalifikovaný personál. Je to časově náročné a nákladné.“
Pokud testování odhalí nějaké problémy s produktem, zpracovatel by jej musel prodat se slevou nebo jej znovu zpracovat.
„Ale s touto jednotkou – je tak malá, jako krabička na oběd – ji můžete přenést do závodu, abyste mohli v reálném čase hodnotit kvalitu produktu a okamžitě provádět úpravy ve zpracování, místo abyste čekali, až se vrátí výsledky z laboratoře. .“
Rodriguez-Saona ve svých studiích používá infračervené senzory vyrobené předními vývojáři, včetně Agilent Technologies a Thermo Fisher Scientific. Přenosné infračervené světelné přístroje byly původně navrženy pro ministerstvo obrany, protidrogovou agenturu a farmaceutický průmysl, aby identifikovaly přítomnost výbušnin a nelegálních drog a testovaly léčiva na padělky. Některé z přenosných skenerů jsou velké jako skříňky na nářadí a jiné jsou ruční.
"Jsme první, kdo získal tyto nástroje, abychom se mohli podívat na aplikace v potravinářském průmyslu," řekl.
Proces testování je zdánlivě jednoduchý: Vzorek produktu, menší než hrášek, se umístí na skener nebo se naskenuje ručním spektrometrem. Infračervené světlo se zaměřuje na specifické funkční skupiny v molekulách, které tvoří potravu; různé molekuly absorbují světlo na různých frekvencích.
"To vytváří spektrum, které je založeno na absorpci světla," řekl Rodriguez-Saona. „Toto spektrum podrobujeme vícerozměrné analýze, abychom přesně určili informace, které hledáme.
„Spektrum přirovnávám k panoramatické fotografii. Obsahuje mnoho informací, ale abyste našli informace, které hledáte, musíte si je důkladně prostudovat. Multivariační analýza je jako lupa, která vám to umožňuje pomocí chemometrie identifikovat specifický signál, který je spojen s konkrétní molekulou.
"V podstatě je to jako najít Walda."
Rodriguez-Saona vyvinul algoritmy pro skenery, které se používají při detekci různých aspektů potravin a jeho studie ověřit, že výsledky jsou na stejné úrovni s výsledky z tradičních laboratorních testů. Vlastnosti potravin testované u zpracovaných rajčat se zaměřují na konzistenci, texturu a chuť, včetně rozpustných pevných látek, pH, kyselosti, viskozity, cukrů a organických kyselin.
Kromě práce se zpracovanými rajčaty studoval Rodriguez-Saona a jeho tým postgraduálních studentů různé vlastnosti bramborových lupínků, včetně hodnocení kvality oleje a přítomnost akrylamidu.
Problémem je kvalita oleje, protože jedním z nich jsou jedlé oleje a tuky většina padělaných potravin v průmyslu a tradiční metody jejich testování jsou časově náročné, komplikované a nákladné a vytvářejí velké množství odpadu, řekl Rodriguez-Saona. V červenci moderuje relaci, Ekonomicky motivované falšování: výzvy a inovace v odhalování potravinových podvodů, na výročním zasedání Institute of Food Technologists v Chicagu, a představí přenosné technologie pro kontrolu falšování potravin.
Přítomnost akrylamidu v bramborových lupíncích a jiných typech brambor smažených při vysokých teplotách byl dlouho problém v průmyslu a v roce 2010 jej Společná organizace pro výživu a zemědělství a výbor Světové zdravotnické organizace označily za problém lidského zdraví. Ale vybavení potřebné k testování akrylamidu je pro většinu společností cenově nedostupné, aby testy prováděly samostatně, a odeslání vzorků do laboratoře třetí strany může trvat týdny, než získáte výsledky, řekl.
„Úrovně akrylamidu jsou v současnosti regulovány pouze v Kalifornii jako součást návrhu 65, oficiálně známého jako Zákon o bezpečnosti pitné vody a toxických látek z roku 1986, ale hodně jsem mluvil se společnostmi a chtějí najít nákladově efektivní způsob, jak to měřit. Takže na tom pracujeme."
Rodriguez-Saona také žádá o financování od ministerstva zemědělství USA.
„Právě teď spolupracujeme se společnostmi a vyvíjíme algoritmy, které vyhovují jejich jedinečným aplikacím. Ale s financováním USDA bychom byli schopni pracovat na některých z těchto hlavních problémů, jako je akrylamid nebo falšování, a vyvinout algoritmy pro provádění infračerveného testování potravin, které by byly dostupné komukoli.
Výrobci potravin v Ohiu a jinde, kteří mají zájem dozvědět se více o této technologii, mohou kontaktovat Rodriguez-Saona prostřednictvím e-mailu na adrese rodriguez-saona.1@osu.edu nebo volejte 614-292-3339.