Gæðaprófanir á matvælum sem venjulega taka klukkustundir – eða daga – að framkvæma á rannsóknarstofunni núna er hægt að ljúka á örfáum mínútum, án þess að þurfa að stíga í burtu frá framleiðslulínunni.
„Þetta er breyting á leik fyrir greinina. Það gerir þér kleift að komast út úr rannsóknarstofunni og prófa í framleiðslulínunni eða jafnvel á sviði,“ sagði Luis Rodriguez-Saona, prófessor í matvælavísindum og tækni við Ohio State University.
Síðustu 16 ár hefur matvælafræðingurinn hjá Ohio State's Háskólinn í matvæla-, landbúnaðar- og umhverfisvísindum hefur verið að skoða notkun innrauðrar tækni til að ákvarða gæði matvæla. Rodriguez-Saona er einnig vísindamaður við Ohio Agricultural Research and Development Center, rannsóknararm háskólans.
Á síðustu fjórum árum hafa færanlegir skannar komið á markaðinn og fótavinna hans hefur reynst ómetanleg við að laga þá að þörfum matvælaiðnaðarins.
„Með tómatsafa getum við skoðað 12 mismunandi eiginleika á innan við mínútu,“ sagði Rodriguez-Saona. „Allt þetta myndi taka margar klukkustundir, ef ekki daga, að safna og prófa eitt sýni með hefðbundnum hætti.
Meðal annars samstarfs hefur Rodriguez-Saona undanfarin fimm ár samið við Kaliforníusamband matvinnsluaðila að prófa tómatsafa og tómatmauk. Kalifornía framleiðir meira en 90 prósent af unnum tómötum þjóðarinnar og næstum helming þeirra unnu tómata sem ræktaðir eru um allan heim.
„Aðgerðin er ótrúleg,“ sagði Rodriguez-Saona. „Þeir eru með svo margar framleiðslulínur og á klukkutíma fresti senda þeir sýni til rannsóknarstofunnar til að fylgjast með gæðum mismunandi lotum.
Slíkar prófanir eru nauðsynlegar til að tryggja öryggi og gæði tómatsafans, en mikið af því fer í frekari vinnslu í tómatmauk og aðrar vörur.
Eins og er, er iðnaðurinn að nota tæknina til að bæta við hefðbundinni vöktun, en vinna Rodriguez-Saona gæti verið lykilatriði í að fá samþykki til að nota það sem aðal prófunaraðferð sína. Hingað til hefur Rodriguez-Saona gefið út fimm vísindagreinar um að nota innrauða tækni við vinnslu tómata.
„Nú taka þeir sýni, koma með þau á gæðatryggingastofuna og það tekur nokkrar klukkustundir að klára sum prófin. Þeir þurfa líka hæft starfsfólk til að sinna þessu starfi. Það er tímafrekt og kostnaðarsamt."
Ef prófunin leiðir í ljós einhver vandamál með vöruna þyrfti vinnsluaðilinn að selja hana með afslætti eða endurvinna hana.
„En með þessari einingu – hún er svo lítil, eins og nestisbox – er hægt að koma þessu inn í verksmiðjuna til að gera rauntíma mat á gæðum vörunnar og gera fínstillingar á vinnslunni strax í stað þess að bíða eftir niðurstöðum úr rannsóknarstofu. .”
Í námi sínu notar Rodriguez-Saona innrauða skynjara sem framleiddir eru af leiðandi þróunaraðilum, þar á meðal Agilent Technologies og Thermo Fisher Scientific. Færanlegu innrauða ljóstækin voru upphaflega hönnuð fyrir varnarmálaráðuneytið, lyfjaeftirlitið og lyfjaiðnaðinn til að bera kennsl á tilvist sprengiefna og ólöglegra lyfja og til að prófa lyf fyrir fölsun. Sumir færanlegu skannana eru álíka stórir og verkfærakassar og aðrir eru handheldir.
„Við erum fyrst til að fá þessi tæki til að skoða notkun í matvælaiðnaði,“ sagði hann.
Ferlið við að prófa er villandi einfalt: Sýnishorn af vörunni, minna en erta, er sett á skannann eða er skannað með handfesta litrófsmælinum. Innrautt ljós beinist að ákveðnum virkum hópum í sameindunum sem mynda fæðuna; mismunandi sameindir gleypa ljósið á mismunandi tíðni.
„Þetta framleiðir litróf sem er byggt á ljósgleypunni,“ sagði Rodriguez-Saona. „Við leggjum þetta litróf undir fjölbreytugreiningu til að finna upplýsingarnar sem við erum að leita að.
„Ég jafna litrófinu við víðmynd. Það inniheldur mikið af upplýsingum en til að finna þær upplýsingar sem þú ert að leita að þarftu að kynna þér þær vel. Fjölbreytugreiningin er eins og stækkunargler sem gerir þér kleift að gera það, með því að nota efnafræði til að bera kennsl á tiltekið merki sem tengist tiltekinni sameind.
„Í grundvallaratriðum er það eins og að finna Waldo.
Rodriguez-Saona hefur þróað reiknirit fyrir skannana til að nota til að greina mismunandi þætti matvælanna og hans rannsóknir ganga úr skugga um að niðurstöður séu á pari við þær úr hefðbundnum rannsóknarstofuprófum. Matareiginleikar sem prófaðir eru í unnum tómötum leggja áherslu á samkvæmni, áferð og bragð, þar með talið leysanlegt fast efni, pH, sýrustig, seigju, sykur og lífrænar sýrur.
Auk unnar tómatavinnu hafa Rodriguez-Saona og teymi útskriftarnema hans rannsakað mismunandi eiginleika kartöfluflögunnar, þar á meðal mat á gæðum olíu og tilvist akrýlamíðs.
Olíugæði eru vandamál þar sem matarolíur og fita eru ein af þeim flest fölsuð matvæli í greininni, og hefðbundnar aðferðir til að prófa þær eru tímafrekar, flóknar og kostnaðarsamar og mynda mikið magn af úrgangi, sagði Rodriguez-Saona. Í júlí stjórnar hann fundi, Hagrænt framhjáhald: Áskoranir og nýjungar við uppgötvun matarsvika, á ársfundi Institute of Food Technologists í Chicago, og mun kynna flytjanlega tækni til að skima eftir matvælabrotum.
Tilvist akrýlamíðs í kartöfluflögum og öðrum kartöflum steiktum við háan hita hefur lengi verið mál í greininni og árið 2010 nefndu Sameiginlega matvæla- og landbúnaðarstofnunin og nefnd Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar það heilsufarslegt áhyggjuefni. En búnaðurinn sem þarf til að prófa fyrir akrýlamíð er kostnaðarsamur fyrir flest fyrirtæki að framkvæma prófanir á eigin spýtur og að senda sýni til þriðja aðila rannsóknarstofu getur tekið margar vikur að fá niðurstöður, sagði hann.
„Akrýlamíðmagn er nú aðeins stjórnað í Kaliforníu sem hluti af tillögu 65, opinberlega þekkt sem Lög um öruggt drykkjarvatn og eiturefnaframfylgd frá 1986, en ég hef verið að tala mikið við fyrirtæki og þau vilja finna hagkvæma leið til að mæla fyrir það. Þannig að við erum að vinna að því að þróa það."
Rodriguez-Saona sækir einnig um styrk frá landbúnaðarráðuneyti Bandaríkjanna.
„Núna vinnum við með fyrirtækjum og þróum reiknirit sem passa við einstök forrit þeirra. En með fjármögnun frá USDA gætum við unnið að sumum þessara helstu vandamála, eins og akrýlamíð eða sýkingu, og þróað reiknirit til að framkvæma innrauðar prófanir á matvælum sem væru í boði fyrir hvern sem er.
Matvælaframleiðendur í Ohio og víðar sem hafa áhuga á að læra meira um tæknina geta haft samband við Rodriguez-Saona með tölvupósti á rodriguez-saona.1@osu.edu eða hringdu í 614-292-3339.