בדיקות איכות מזון שבאופן מסורתי לוקח שעות - או ימים - לבצע במעבדה כעת ניתן להשלים בתוך דקות בלבד, ללא צורך אפילו להתרחק מפס הייצור.
"זהו מחליף משחק עבור התעשייה. זה מאפשר לך לצאת מהמעבדה ולבדוק בפס הייצור או אפילו בשטח", אמר לואיס רודריגז-סאונה, פרופסור למדעי המזון והטכנולוגיה באוניברסיטת אוהיו סטייט.
ב-16 השנים האחרונות, מדען המזון של אוהיו סטייט המכללה למדעי המזון, החקלאות והסביבה בחנה את השימוש בטכנולוגיית אינפרא אדום כדי לקבוע את איכות מוצרי המזון. רודריגז-סאונה היא גם מדען עם מרכז המחקר והפיתוח החקלאי של אוהיו, זרוע המחקר של המכללה.
בארבע השנים האחרונות צצו לשוק סורקים ניידים, ועבודת הרגליים שלו הוכיחה את עצמה כבעלת ערך רב בהתאמתם לצרכי תעשיית המזון.
"עם מיץ עגבניות, אנחנו יכולים להסתכל על 12 תכונות שונות בפחות מדקה", אמר רודריגז-סאונה. "כל זה ייקח מספר שעות, אם לא ימים, כדי לאסוף ולבדוק מדגם אחד בדרך המסורתית."
בין שאר שיתופי הפעולה, בחמש השנים האחרונות רודריגז-סאונה התקשרה עם ה ליגת מעבדי המזון של קליפורניה כדי לבדוק מיץ עגבניות ורסק עגבניות. קליפורניה מייצרת יותר מ-90 אחוז מהעגבניות המעובדות של המדינה וכמעט מחצית מהעגבניות המעובדות הגדלות ברחבי העולם.
"המבצע מדהים", אמרה רודריגז-סאונה. "יש להם כל כך הרבה קווי ייצור, ובכל שעה הם שולחים דגימות למעבדה כדי לפקח על האיכות של אצוות שונות."
בדיקה כזו נדרשת כדי להבטיח את בטיחות ואיכות מיץ העגבניות, שחלק ניכר מהן עובר לעיבוד נוסף לרסק עגבניות ולמוצרים אחרים.
נכון לעכשיו, התעשייה משתמשת בטכנולוגיה כדי להשלים את הניטור המסורתי, אך עבודתה של רודריגז-סאונה עשויה להיות מכרעת בקבלת האישור להשתמש בה כשיטת הבדיקה העיקרית שלה. עד כה פרסמה רודריגז-סאונה חמישה מאמרים מדעיים על שימוש בטכנולוגיית אינפרא אדום לעיבוד עגבניות.
"עכשיו הם לוקחים דגימות, מביאים אותן למעבדת אבטחת האיכות, ולוקח כמה שעות להשלים חלק מהבדיקות. הם גם צריכים כוח אדם מיומן שיבצע את העבודה הזו. זה לוקח זמן ויקר".
אם הבדיקה מזהה בעיות כלשהן במוצר, המעבד יצטרך למכור אותו בהנחה או לעבד אותו מחדש.
"אבל עם היחידה הזו - היא כל כך קטנה, כמו קופסת אוכל - אתה יכול להכניס את זה למפעל כדי לבצע הערכות בזמן אמת של איכות המוצר, ולבצע שינויים בעיבוד מיד במקום לחכות לתוצאות המעבדה שיחזרו ."
בלימודיו, רודריגז-סאונה משתמש בחיישני אינפרא אדום מתוצרת מפתחים מובילים, ביניהם Agilent Technologies ו-Thermo Fisher Scientific. מכשירי האור האינפרא אדום הניידים תוכננו בתחילה עבור משרד ההגנה, הסוכנות לאכיפת סמים ותעשיית התרופות כדי לזהות נוכחות של חומרי נפץ וסמים אסורים ולבדוק תרופות עבור זיופים. חלק מהסורקים הניידים גדולים כמו ארגזי כלים ואחרים מחזיקים ביד.
"אנחנו הראשונים להשיג את המכשירים האלה כדי לבחון יישומים בתעשיית המזון", אמר.
תהליך הבדיקה פשוט מטעה: דגימה של המוצר, קטנה מאפונה, מונחת על הסורק או נסרקת עם הספקטרומטר הידני. אור אינפרא אדום מכוון לקבוצות תפקודיות ספציפיות במולקולות המרכיבות את המזון; מולקולות שונות קולטות את האור בתדרים שונים.
"זה מייצר ספקטרום, המבוסס על קליטת האור הזו", אמר רודריגז-סאונה. "אנחנו מעבירים את הספקטרום הזה לניתוח רב משתנים כדי לאתר את המידע שאנחנו מחפשים.
"אני משווה את הספקטרום לתמונה פנורמית. הוא מכיל מידע רב, אבל כדי למצוא את המידע שאתה מחפש, אתה צריך ללמוד אותו מקרוב. הניתוח הרב-משתני הוא כמו זכוכית מגדלת המאפשרת לך לעשות זאת, תוך שימוש בכימומטריה כדי לזהות אות ספציפי המשויך למולקולה מסוימת.
"בעיקרון, זה כמו למצוא את וולדו."
רודריגז-סאונה פיתחה את האלגוריתמים לשימוש הסורקים בזיהוי היבטים שונים של פריטי המזון, ושלו מחקרים ודא שהתוצאות שוות לאלו של בדיקות מעבדה מסורתיות. תכונות מזון שנבדקו בעגבניות מעובדות מתמקדות בעקביות, במרקם ובטעם, כולל מוצקים מסיסים, pH, חומציות, צמיגות, סוכרים וחומצות אורגניות.
בנוסף לעבודת העגבניות המעובדות, רודריגז-סאונה וצוות הסטודנטים שלו למדו תכונות שונות של תפוצ'יפס, כולל הערכת איכות השמן ו נוכחות של אקרילאמיד.
איכות השמן היא בעיה, שכן שמני מאכל ושומנים הם אחד מהם רוב המזונות המזויפים בתעשייה, והשיטות המסורתיות לבדיקתן גוזלות זמן, מסובכות ויקרות ומייצרות כמויות גדולות של פסולת, אמרה רודריגז-סאונה. ביולי הוא מנחה מושב, זיוף ממניעים כלכליים: אתגרים וחידושים באיתור הונאות מזון, במפגש השנתי של המכון לטכנולוגיות מזון בשיקגו, ויציג על טכנולוגיות ניידות למסך לאיתור מזוני מזון.
נוכחות של אקרילאמיד בתפוצ'יפס וסוגים אחרים של תפוחי אדמה מטוגנים בטמפרטורות גבוהות זה כבר מזמן בעיה בתעשייה, ובשנת 2010, ארגון המזון והחקלאות המשותף וועד של ארגון הבריאות העולמי כינו אותו דאגה לבריאות האדם. אבל הציוד הדרוש לבדיקת אקרילאמיד הוא עלות אוסרנית עבור רוב החברות לבצע בדיקות בעצמן, ושליחת דגימות למעבדה של צד שלישי עשויה לקחת שבועות עד לקבלת תוצאות, אמר.
"רמות האקרילאמיד מוסדרות כיום רק בקליפורניה כחלק מהצעה 65, המכונה רשמית חוק מי שתייה בטוחים ואכיפת רעלים משנת 1986, אבל דיברתי הרבה עם חברות והן רוצות למצוא דרך חסכונית למדוד את זה. אז, אנחנו עובדים כדי לפתח את זה".
רודריגז-סאונה גם מבקשת מימון ממשרד החקלאות האמריקאי.
"כרגע אנחנו עובדים עם חברות ומפתחים אלגוריתמים שמתאימים ליישומים הייחודיים שלהן. אבל עם מימון USDA, נוכל לעבוד על כמה מהבעיות הגדולות הללו, כמו אקרילאמיד או זיוף, ולפתח אלגוריתמים לביצוע בדיקות אינפרא אדום על מזונות שיהיו זמינים לכל אחד".
יצרני מזון באוהיו ובמקומות אחרים המעוניינים ללמוד עוד על הטכנולוגיה יכולים ליצור קשר עם רודריגז-סאונה בדוא"ל בכתובת rodriguez-saona.1@osu.edu או להתקשר 614-292-3339.