Voedselgehaltetoetse wat tradisioneel ure – of dae – neem om in die laboratorium uit te voer, kan nou binne enkele minute voltooi word, sonder dat dit eers nodig is om van die produksielyn weg te stap.
“Dit is 'n spel-wisselaar vir die bedryf. Dit laat jou toe om uit die laboratorium te kom en in die produksielyn of selfs in die veld te toets,” het Luis Rodriguez-Saona, professor in voedselwetenskap en tegnologie aan die Ohio State University, gesê.
Vir die afgelope 16 jaar, die voedselwetenskaplike met Ohio State's Kollege vir Voedsel-, Landbou- en Omgewingswetenskappe het die gebruik van infrarooi tegnologie ondersoek om die kwaliteit van voedselprodukte te bepaal. Rodriguez-Saona is ook 'n wetenskaplike by die Ohio Landbounavorsings- en Ontwikkelingsentrum, die navorsingsafdeling van die kollege.
Binne die afgelope vier jaar het draagbare skandeerders op die mark verskyn, en sy beenwerk was van onskatbare waarde om dit by die behoeftes van die voedselbedryf aan te pas.
"Met tamatiesap kan ons in minder as 'n minuut na 12 verskillende eienskappe kyk," het Rodriguez-Saona gesê. "Dit alles sal verskeie ure neem, indien nie dae nie, om een monster op die tradisionele manier te versamel en te toets."
Onder ander samewerking het Rodriguez-Saona die afgelope vyf jaar 'n kontrak met die Kalifornië Liga van Voedselverwerkers om tamatiesap en tamatiepasta te toets. Kalifornië produseer meer as 90 persent van die land se verwerkte tamaties en byna die helfte van die verwerkte tamaties wat wêreldwyd verbou word.
"Die operasie is ongelooflik," het Rodriguez-Saona gesê. "Hulle het soveel produksielyne, en elke uur stuur hulle monsters na die laboratorium om die kwaliteit van verskillende groepe te monitor."
Sulke toetse is nodig om die veiligheid en kwaliteit van die tamatiesap te verseker, waarvan baie vir verdere verwerking tot tamatiepasta en ander produkte plaasvind.
Tans gebruik die bedryf die tegnologie om tradisionele monitering aan te vul, maar die werk van Rodriguez-Saona kan instrumenteel wees om goedkeuring te kry om dit as sy primêre toetsmetode te gebruik. Tot dusver het Rodriguez-Saona vyf gepubliseer wetenskaplike artikels oor die gebruik van infrarooi tegnologie vir die verwerking van tamaties.
“Nou neem hulle monsters, bring dit na die gehalteversekeringslaboratorium, en dit neem etlike ure om van die toetse te voltooi. Hulle benodig ook geskoolde personeel om hierdie werk te doen. Dit is tydrowend en duur.”
As die toets enige probleme met die produk identifiseer, sal die verwerker dit teen 'n afslag moet verkoop of dit moet herverwerk.
“Maar met hierdie eenheid – dit is so klein, soos 'n kosblik – kan jy dit in die aanleg inbring om intydse assesserings van die kwaliteit van die produk te maak, en dadelik aanpassings aan die verwerking maak in plaas daarvan om te wag dat laboratoriumresultate terugkom. .”
In sy studies gebruik Rodriguez-Saona infrarooi sensors wat gemaak is deur vooraanstaande ontwikkelaars, insluitend Agilent Technologies en Thermo Fisher Scientific. Die draagbare infrarooi liginstrumente is aanvanklik vir die Departement van Verdediging, die Dwelmtoepassingsagentskap en die farmaseutiese industrie ontwerp om die teenwoordigheid van plofstof en onwettige dwelms te identifiseer en om farmaseutiese produkte vir vervalsing te toets. Sommige van die draagbare skandeerders is so groot soos gereedskapkiste en ander word met die hand gehou.
"Ons is die eerstes wat hierdie instrumente bekom om na toepassings in die voedselbedryf te kyk," het hy gesê.
Die proses vir toetsing is bedrieglik eenvoudig: 'n Monster van die produk, kleiner as 'n ertjie, word op die skandeerder geplaas of word met die handspektrometer geskandeer. 'n Infrarooi lig teiken spesifieke funksionele groepe in die molekules waaruit die voedsel bestaan; verskillende molekules absorbeer die lig op verskillende frekwensies.
"Dit produseer 'n spektrum, wat gebaseer is op daardie ligabsorpsie," het Rodriguez-Saona gesê. “Ons onderwerp daardie spektrum aan meerveranderlike analise om die inligting vas te stel waarna ons soek.
“Ek stel die spektrum gelyk aan 'n panoramiese foto. Dit bevat baie inligting, maar om die inligting te vind waarna jy soek, moet jy dit noukeurig bestudeer. Die meerveranderlike analise is soos 'n vergrootglas wat jou toelaat om dit te doen, met behulp van chemometrie om 'n spesifieke sein te identifiseer wat met 'n spesifieke molekule geassosieer word.
“Dit is basies soos om Waldo te vind.”
Rodriguez-Saona het die algoritmes ontwikkel vir die skandeerders om te gebruik om verskillende aspekte van die voedselitems op te spoor, en sy studies verifieer dat die resultate gelyk is aan dié van tradisionele laboratoriumtoetse. Voedselkenmerke wat in verwerkte tamaties getoets word, fokus op konsekwentheid, tekstuur en geur, insluitend oplosbare vaste stowwe, pH, suurheid, viskositeit, suikers en organiese sure.
Benewens die verwerkte tamatiewerk, het Rodriguez-Saona en sy span gegradueerde studente verskillende eienskappe van aartappelskyfies bestudeer, insluitend 'n beoordeling van oliekwaliteit en die teenwoordigheid van akrielamied.
Oliegehalte is 'n probleem, aangesien eetbare olies en vette een van die meeste vervalste kosse in die bedryf, en tradisionele metodes om dit te toets is tydrowend, ingewikkeld en duur en genereer groot hoeveelhede afval, het Rodriguez-Saona gesê. In Julie modereer hy 'n sessie, Ekonomies gemotiveerde vervalsing: uitdagings en innovasies in die opsporing van voedselbedrog, by die Instituut van Voedseltegnoloë se jaarlikse vergadering in Chicago, en sal aanbied oor draagbare tegnologieë om te skerm vir voedselvervalsers.
Die teenwoordigheid van akrielamied in aartappelskyfies en ander soorte aartappels wat by hoë temperature gebraai is is lankal 'n probleem in die bedryf, en in 2010 het die Gesamentlike Voedsel- en Landbou-organisasie en 'n komitee van die Wêreldgesondheidsorganisasie dit 'n menslike gesondheidsorg genoem. Maar die toerusting wat nodig is om vir akrielamied te toets, is onbetaalbaar vir die meeste maatskappye om toetse op hul eie uit te voer, en die stuur van monsters na 'n derdeparty-laboratorium kan weke neem om resultate te kry, het hy gesê.
“Akrilamiedvlakke word tans slegs in Kalifornië gereguleer as deel van Proposition 65, amptelik bekend as die Wet op Veilige Drinkwater en Giftige Handhawing van 1986, maar ek het al baie met maatskappye gepraat en hulle wil 'n koste-effektiewe manier vind om daarvoor te meet. So, ons werk daaraan om dit te ontwikkel.”
Rodriguez-Saona doen ook aansoek vir befondsing van die Amerikaanse departement van landbou.
“Op die oomblik werk ons met maatskappye en ontwikkel algoritmes wat by hul unieke toepassings pas. Maar met USDA-befondsing sal ons aan sommige van hierdie groot probleme, soos akrielamied of vervalsing, kan werk en algoritmes kan ontwikkel om infrarooi toetse uit te voer op voedsel wat vir enigiemand beskikbaar sal wees.
Voedselvervaardigers in Ohio en elders wat belangstel om meer oor die tegnologie te leer, kan Rodriguez-Saona per e-pos kontak by rodriguez-saona.1@osu.edu of bel 614-292-3339.