Ispitivanja kvalitete hrane za koja tradicionalno traju sati – ili dani – da se provedu u laboratoriju sada se mogu dovršiti u samo nekoliko minuta, bez potrebe da se udaljite od proizvodne trake.
“Ovo je promjena igre za industriju. Omogućuje vam da izađete iz laboratorija i testirate u proizvodnoj liniji ili čak na terenu,” rekao je Luis Rodriguez-Saona, profesor prehrambene znanosti i tehnologije na Sveučilištu Ohio State.
Posljednjih 16 godina, znanstvenik za hranu u Ohio State's Visoka škola za prehrambene, poljoprivredne i okolišne znanosti je ispitivao korištenje infracrvene tehnologije za određivanje kvalitete prehrambenih proizvoda. Rodriguez-Saona također je znanstvenik u Centru za poljoprivredna istraživanja i razvoj Ohija, istraživačkom ogranku koledža.
U posljednje četiri godine na tržištu su se pojavili prijenosni skeneri, a njegov rad se pokazao neprocjenjivim u njihovoj prilagodbi potrebama prehrambene industrije.
"Sa sokom od rajčice možemo pogledati 12 različitih atributa u manje od minute", rekao je Rodriguez-Saona. "Sve ovo bi trajalo nekoliko sati, ako ne i dana, da se prikupi i testira jedan uzorak na tradicionalan način."
Među ostalim suradnjama, posljednjih pet godina Rodriguez-Saona ima ugovor s Kalifornijska liga prerađivača hrane za testiranje soka od rajčice i paste od rajčice. Kalifornija proizvodi više od 90 posto prerađenih rajčica u zemlji i gotovo polovicu prerađenih rajčica koje se uzgajaju diljem svijeta.
"Operacija je nevjerojatna", rekao je Rodriguez-Saona. "Imaju toliko proizvodnih linija i svakih sat vremena šalju uzorke u laboratorij kako bi pratili kvalitetu različitih serija."
Takvo ispitivanje potrebno je kako bi se osigurala sigurnost i kvaliteta soka od rajčice, od kojeg velik dio ide u daljnju preradu u pastu od rajčice i druge proizvode.
Trenutačno industrija koristi ovu tehnologiju kao dopunu tradicionalnom praćenju, ali rad Rodriguez-Saone mogao bi biti od ključne važnosti za dobivanje odobrenja za njezino korištenje kao primarne metode ispitivanja. Do sada je Rodriguez-Saona objavio pet znanstvenih radova o korištenju infracrvene tehnologije za preradu rajčice.
“Sada uzimaju uzorke, donose ih u laboratorij za osiguranje kvalitete i potrebno je nekoliko sati da se završe neki testovi. Također im je potrebno kvalificirano osoblje za obavljanje ovog posla. To je dugotrajno i skupo.”
Ako se testiranjem otkriju bilo kakvi problemi s proizvodom, procesor bi ga trebao prodati s popustom ili ponovno obraditi.
„Ali s ovom jedinicom – tako je mala, poput kutije za ručak – možete je unijeti u tvornicu kako biste u stvarnom vremenu procijenili kvalitetu proizvoda i odmah izvršili podešavanja obrade umjesto da čekate da se vrate laboratorijski rezultati .”
Rodriguez-Saona u svojim studijama koristi infracrvene senzore vodećih razvojnih inženjera, uključujući Agilent Technologies i Thermo Fisher Scientific. Prijenosni infracrveni svjetlosni instrumenti prvotno su dizajnirani za Ministarstvo obrane, Agenciju za borbu protiv droga i farmaceutsku industriju za prepoznavanje prisutnosti eksploziva i nedopuštenih droga te za testiranje lijekova na krivotvorine. Neki od prijenosnih skenera veliki su poput kutija s alatom, a drugi su ručni.
"Mi smo prvi koji su nabavili ove instrumente za ispitivanje primjene u prehrambenoj industriji", rekao je.
Proces testiranja je varljivo jednostavan: uzorak proizvoda, manji od zrna graška, stavlja se na skener ili se skenira ručnim spektrometrom. Infracrveno svjetlo cilja na specifične funkcionalne skupine u molekulama koje čine hranu; različite molekule apsorbiraju svjetlost na različitim frekvencijama.
"Ovo proizvodi spektar koji se temelji na toj apsorpciji svjetlosti", rekao je Rodriguez-Saona. “Taj spektar podvrgavamo multivarijantnoj analizi kako bismo odredili informacije koje tražimo.
“Spektar poistovjećujem s panoramskom fotografijom. Sadrži mnogo informacija, ali da biste pronašli informacije koje tražite, morate ih pažljivo proučiti. Multivarijatna analiza je poput povećala koje vam to omogućuje, koristeći kemometriju za identifikaciju specifičnog signala koji je povezan s određenom molekulom.
"U suštini, to je kao pronaći Walda."
Rodriguez-Saona je razvio algoritme za korištenje skenera u otkrivanju različitih aspekata prehrambenih artikala, a njegov studije provjerite jesu li rezultati jednaki onima iz tradicionalnih laboratorijskih testova. Svojstva hrane ispitana u prerađenim rajčicama usredotočena su na konzistenciju, teksturu i okus, uključujući topljive krutine, pH, kiselost, viskoznost, šećere i organske kiseline.
Osim rada s prerađenom rajčicom, Rodriguez-Saona i njegov tim diplomiranih studenata proučavali su različita svojstva čipsa, uključujući procjena kvalitete ulja a prisutnost akrilamida.
Kvaliteta ulja je problem, jer su jestiva ulja i masti jedan od problema većina krivotvorene hrane u industriji, a tradicionalne metode za njihovo testiranje su dugotrajne, komplicirane i skupe te stvaraju velike količine otpada, rekao je Rodriguez-Saona. U srpnju moderira sesiju, Ekonomski motivirano krivotvorenje: izazovi i inovacije u otkrivanju prijevara s hranom, na godišnjem sastanku Institute of Food Technologists u Chicagu, i predstavit će prijenosne tehnologije za provjeru štetnih tvari u hrani.
Prisutnost akrilamida u čipsu i drugim vrstama krumpira prženih na visokim temperaturama odavno je problem u industriji, a 2010. godine Zajednička organizacija za hranu i poljoprivredu i odbor Svjetske zdravstvene organizacije proglasili su je problemom za zdravlje ljudi. Ali oprema potrebna za testiranje na akrilamid je previsoka za većinu tvrtki da samostalno provedu testove, a slanje uzoraka u laboratorij treće strane može potrajati tjednima da bi se dobili rezultati, rekao je.
“Razine akrilamida trenutno su regulirane samo u Kaliforniji kao dio prijedloga 65, službeno poznatog kao Zakon o sigurnoj vodi za piće i otrovima iz 1986, ali puno sam razgovarao s tvrtkama i one žele pronaći isplativ način mjerenja za to. Dakle, radimo na tome da to razvijemo.”
Rodriguez-Saona se također prijavljuje za financiranje američkog Ministarstva poljoprivrede.
“Trenutno radimo s tvrtkama i razvijamo algoritme koji odgovaraju njihovim jedinstvenim aplikacijama. Ali uz financiranje USDA-e, mogli bismo raditi na nekim od ovih velikih problema, poput akrilamida ili krivotvorenja, i razviti algoritme za provođenje infracrvenog testiranja hrane koja bi bila dostupna svima.”
Proizvođači hrane u Ohiju i drugdje zainteresirani za više informacija o tehnologiji mogu kontaktirati Rodriguez-Saona putem e-pošte na rodriguez-saona.1@osu.edu ili nazovite 614-292-3339.