Тесты качества пищевых продуктов, выполнение которых в лаборатории традиционно занимало часы или дни, теперь можно выполнить за считанные минуты, даже не отходя от производственной линии.
«Это меняет правила игры в отрасли. Это позволяет вам выйти из лаборатории и провести испытания на производственной линии или даже в полевых условиях», — сказал Луис Родригес-Саона, профессор пищевой науки и технологии в Университете штата Огайо.
В течение последних 16 лет учёный-диетолог из штата Огайо Колледж пищевых, сельскохозяйственных и экологических наук изучает возможность использования инфракрасной технологии для определения качества пищевых продуктов. Родригес-Саона также является ученым Центра сельскохозяйственных исследований и разработок Огайо, исследовательского подразделения колледжа.
За последние четыре года на рынке появились портативные сканеры, и его работа оказалась неоценимой в адаптации их к потребностям пищевой промышленности.
«С помощью томатного сока мы можем рассмотреть 12 различных атрибутов менее чем за минуту», — сказал Родригес-Саона. «Все это заняло бы несколько часов, если не дней, чтобы собрать и протестировать один образец традиционным способом».
Помимо прочего, за последние пять лет Родригес-Саона заключила контракт с Калифорнийская лига производителей пищевых продуктов протестировать томатный сок и томатную пасту. Калифорния производит более 90 процентов переработанных томатов в стране и почти половину переработанных томатов, выращиваемых во всем мире.
«Операция потрясающая», — сказал Родригес-Саона. «У них очень много производственных линий, и каждый час они отправляют образцы в лабораторию для контроля качества разных партий».
Такое тестирование необходимо для обеспечения безопасности и качества томатного сока, большая часть которого идет на дальнейшую переработку в томатную пасту и другие продукты.
В настоящее время отрасль использует эту технологию в дополнение к традиционному мониторингу, но работа Родригеса-Саоны может сыграть важную роль в получении разрешения на ее использование в качестве основного метода тестирования. На данный момент Родригес-Саона опубликовала пять научных работ по использованию инфракрасной технологии обработки томатов.
«Сейчас они берут образцы, привозят их в лабораторию контроля качества, и на выполнение некоторых тестов уходит несколько часов. Для выполнения этой работы им также нужен квалифицированный персонал. Это отнимает много времени и средств».
Если тестирование выявит какие-либо проблемы с продуктом, переработчику придется продать его со скидкой или переработать.
«Но с помощью этого устройства — оно такое маленькое, как коробка для завтрака — вы можете принести его на завод, чтобы в режиме реального времени оценить качество продукта и немедленно внести изменения в обработку, вместо того, чтобы ждать результатов лабораторных исследований. ».
В своих исследованиях Родригес-Саона использует инфракрасные датчики ведущих разработчиков, включая Agilent Technologies и Thermo Fisher Scientific. Портативные инфракрасные световые приборы изначально были разработаны для Министерства обороны, Агентства по борьбе с наркотиками и фармацевтической промышленности для выявления наличия взрывчатых веществ и запрещенных наркотиков, а также для проверки фармацевтических препаратов на предмет подделок. Некоторые из портативных сканеров размером с ящик для инструментов, а другие являются ручными.
«Мы первые, кто получил эти инструменты для изучения их применения в пищевой промышленности», — сказал он.
Процесс тестирования обманчиво прост: образец продукта размером меньше горошины помещается на сканер или сканируется с помощью ручного спектрометра. Инфракрасный свет воздействует на определенные функциональные группы в молекулах, из которых состоит пища; разные молекулы поглощают свет на разных частотах.
«Это создает спектр, основанный на поглощении света», — сказал Родригес-Саона. «Мы подвергаем этот спектр многомерному анализу, чтобы точно определить информацию, которую мы ищем.
«Я приравниваю спектр к панорамной фотографии. Он содержит много информации, но чтобы найти искомую информацию, необходимо внимательно ее изучить. Многомерный анализ подобен увеличительному стеклу, которое позволяет вам сделать это, используя хемометрику для идентификации конкретного сигнала, связанного с конкретной молекулой.
«По сути, это как найти Уолдо».
Родригес-Саона разработал алгоритмы для сканеров, которые можно использовать при обнаружении различных аспектов пищевых продуктов, и его исследования убедитесь, что результаты соответствуют результатам традиционных лабораторных тестов. Пищевые свойства обработанных томатов проверяются на консистенцию, текстуру и вкус, включая растворимые твердые вещества, pH, кислотность, вязкость, сахар и органические кислоты.
Помимо обработки томатов, Родригес-Саона и его команда аспирантов изучили различные свойства картофельных чипсов, в том числе оценка качества масла и наличие акриламида.
Качество масла является проблемой, поскольку пищевые масла и жиры являются одними из самые поддельные продукты в отрасли, а традиционные методы их тестирования отнимают много времени, сложны и дорогостоящи, а также приводят к образованию большого количества отходов, сказал Родригес-Саона. В июле он модерирует сессию, Экономически мотивированная фальсификация: проблемы и инновации в выявлении мошенничества с пищевыми продуктами, на ежегодном собрании Института пищевых технологов в Чикаго, и представит портативные технологии для проверки пищевых примесей.
Наличие акриламида в картофельных чипсах и других видах картофеля, обжаренных при высоких температурах. уже давно проблема в отрасли, а в 2010 году Объединенная продовольственная и сельскохозяйственная организация и комитет Всемирной организации здравоохранения назвали это проблемой для здоровья человека. Но оборудование, необходимое для тестирования на акриламид, слишком дорого для большинства компаний, чтобы проводить тесты самостоятельно, а отправка образцов в стороннюю лабораторию может занять несколько недель, чтобы получить результаты, сказал он.
«Уровни акриламида в настоящее время регулируются только в Калифорнии в рамках Положения 65, официально известного как Закон о безопасной питьевой воде и контроле над токсичными веществами 1986 г., но я много разговаривал с компаниями, и они хотят найти экономически эффективный способ измерения этого показателя. Итак, мы работаем над этим».
Родригес-Саона также подает заявку на финансирование от Министерства сельского хозяйства США.
«Прямо сейчас мы работаем с компаниями и разрабатываем алгоритмы, соответствующие их уникальным приложениям. Но благодаря финансированию Министерства сельского хозяйства США мы сможем работать над некоторыми из этих серьезных проблем, таких как акриламид или фальсификация, и разработать алгоритмы для проведения инфракрасного тестирования продуктов питания, которые будут доступны каждому».
Производители продуктов питания в Огайо и других местах, заинтересованные в получении дополнительной информации об этой технологии, могут связаться с Родригесом-Саоной по электронной почте: родригес-saona.1@osu.edu или позвоните по телефону 614-292-3339.