Testy kvality potravín, ktorých vykonanie v laboratóriu tradične trvá hodiny – alebo dni – je teraz možné vykonať v priebehu niekoľkých minút bez toho, aby ste museli čo i len odchádzať z výrobnej linky.
„Toto je pre priemysel zásadná zmena. Umožňuje vám vyjsť z laboratória a testovať na výrobnej linke alebo dokonca v teréne,“ povedal Luis Rodriguez-Saona, profesor potravinárskej vedy a technológie na Štátnej univerzite v Ohiu.
Posledných 16 rokov potravinársky vedec zo štátu Ohio Vysoká škola potravinárskych, poľnohospodárskych a environmentálnych vied skúma využitie infračervenej technológie na určenie kvality potravinárskych výrobkov. Rodriguez-Saona je tiež vedcom z Poľnohospodárskeho výskumného a vývojového centra v Ohiu, výskumného oddelenia vysokej školy.
Za posledné štyri roky sa na trhu objavili prenosné skenery a jeho práca sa ukázala ako neoceniteľná pri ich prispôsobovaní potrebám potravinárskeho priemyslu.
"S paradajkovou šťavou sa môžeme pozrieť na 12 rôznych atribútov za menej ako minútu," povedal Rodriguez-Saona. "Toto všetko by trvalo niekoľko hodín, ak nie dní, kým by sme zhromaždili a otestovali jednu vzorku tradičným spôsobom."
Okrem iných spoluprác má Rodriguez-Saona za posledných päť rokov zmluvu s Kalifornská liga spracovateľov potravín na testovanie paradajkovej šťavy a paradajkovej pasty. Kalifornia produkuje viac ako 90 percent spracovaných paradajok v krajine a takmer polovicu spracovaných paradajok pestovaných na celom svete.
"Operácia je úžasná," povedal Rodriguez-Saona. "Majú toľko výrobných liniek a každú hodinu posielajú vzorky do laboratória, aby monitorovali kvalitu rôznych šarží."
Takéto testovanie je potrebné na zaistenie bezpečnosti a kvality paradajkovej šťavy, z ktorej veľká časť sa ďalej spracováva na paradajkový pretlak a iné produkty.
V súčasnosti priemysel používa technológiu na doplnenie tradičného monitorovania, ale práca Rodriguez-Saona by mohla byť nápomocná pri získaní súhlasu na jej použitie ako primárnej testovacej metódy. Rodriguez-Saona ich zatiaľ zverejnila päť vedeckých prác o používaní infračervenej technológie na spracovanie paradajok.
„Teraz odoberú vzorky, prinesú ich do laboratória na zabezpečenie kvality a dokončenie niektorých testov trvá niekoľko hodín. Na túto prácu potrebujú aj kvalifikovaný personál. Je to časovo náročné a nákladné."
Ak testovanie identifikuje nejaké problémy s produktom, spracovateľ ho bude musieť predať so zľavou alebo ho znovu spracovať.
„Ale s touto jednotkou – je taká malá, ako krabička na obed – ju môžete priniesť do závodu, aby ste mohli v reálnom čase posúdiť kvalitu produktu a okamžite vykonať úpravy v spracovaní namiesto čakania na výsledky laboratória. .“
Vo svojich štúdiách Rodriguez-Saona používa infračervené senzory vyrobené poprednými vývojármi, vrátane Agilent Technologies a Thermo Fisher Scientific. Prenosné infračervené svetelné prístroje boli pôvodne navrhnuté pre ministerstvo obrany, Agentúru na presadzovanie drog a farmaceutický priemysel na identifikáciu prítomnosti výbušnín a nelegálnych drog a na testovanie liekov na falšovanie. Niektoré z prenosných skenerov sú veľké ako skrinky na náradie a iné sú ručné.
"Sme prví, ktorí získali tieto nástroje na preskúmanie aplikácií v potravinárskom priemysle," povedal.
Proces testovania je zdanlivo jednoduchý: Vzorka produktu, menšia ako hrášok, sa umiestni na skener alebo sa naskenuje ručným spektrometrom. Infračervené svetlo sa zameriava na špecifické funkčné skupiny v molekulách, ktoré tvoria jedlo; rôzne molekuly absorbujú svetlo na rôznych frekvenciách.
"To vytvára spektrum, ktoré je založené na absorpcii svetla," povedal Rodriguez-Saona. „Toto spektrum podrobujeme viacrozmernej analýze, aby sme presne určili informácie, ktoré hľadáme.
„Spektrum prirovnávam k panoramatickej fotografii. Obsahuje veľa informácií, ale aby ste našli informácie, ktoré hľadáte, musíte si ich dôkladne preštudovať. Multivariačná analýza je ako lupa, ktorá vám to umožňuje pomocou chemometrie identifikovať špecifický signál, ktorý je spojený s konkrétnou molekulou.
"V podstate je to ako nájsť Walda."
Rodriguez-Saona vyvinul algoritmy pre skenery na použitie pri zisťovaní rôznych aspektov potravín a jeho štúdie overiť, či sú výsledky na rovnakej úrovni ako výsledky z tradičných laboratórnych testov. Vlastnosti potravín testované v spracovaných paradajkách sa zameriavajú na konzistenciu, textúru a chuť, vrátane rozpustných pevných látok, pH, kyslosti, viskozity, cukrov a organických kyselín.
Okrem práce na spracovaných paradajkách študoval Rodriguez-Saona a jeho tím postgraduálnych študentov rôzne atribúty zemiakových lupienkov, vrátane hodnotenie kvality oleja a prítomnosť akrylamidu.
Problémom je kvalita oleja, keďže jedným z nich sú jedlé oleje a tuky väčšina falšovaných potravín v priemysle a tradičné metódy ich testovania sú časovo náročné, komplikované a nákladné a vytvárajú veľké množstvo odpadu, povedal Rodriguez-Saona. V júli moderuje reláciu, Ekonomicky motivované falšovanie: výzvy a inovácie v odhaľovaní potravinových podvodovna výročnom stretnutí Inštitútu potravinárskych technológov v Chicagu a predstaví prenosné technológie na kontrolu falšovania potravín.
Prítomnosť akrylamidu v zemiakových lupienkoch a iných druhoch zemiakov vyprážaných pri vysokých teplotách je už dlho problémom v priemysle a v roku 2010 ho Spoločná organizácia pre výživu a poľnohospodárstvo a výbor Svetovej zdravotníckej organizácie označili za problém ľudského zdravia. Ale vybavenie potrebné na testovanie akrylamidu je pre väčšinu spoločností cenovo nedostupné na vykonávanie testov samostatne a odoslanie vzoriek do laboratória tretej strany môže trvať týždne, kým sa získajú výsledky, povedal.
„Úrovne akrylamidu sú v súčasnosti regulované iba v Kalifornii ako súčasť návrhu 65, oficiálne známeho ako Zákon o bezpečnej pitnej vode a toxických látkach z roku 1986, ale veľa som hovoril so spoločnosťami a chcú nájsť nákladovo efektívny spôsob merania. Takže pracujeme na jeho vývoji."
Rodriguez-Saona sa tiež uchádza o financie z ministerstva poľnohospodárstva USA.
„Práve teraz spolupracujeme so spoločnosťami a vyvíjame algoritmy, ktoré vyhovujú ich jedinečným aplikáciám. Ale s financovaním USDA by sme boli schopní pracovať na niektorých z týchto hlavných problémov, ako je akrylamid alebo falšovanie, a vyvinúť algoritmy na vykonávanie infračerveného testovania potravín, ktoré by boli dostupné komukoľvek.
Výrobcovia potravín v Ohiu a inde, ktorí majú záujem dozvedieť sa viac o technológii, môžu kontaktovať Rodriguez-Saona prostredníctvom e-mailu na adrese rodriguez-saona.1@osu.edu alebo volajte 614-292-3339.