საკვების ხარისხის ტესტები, რომლებსაც ტრადიციულად საათები – ან დღეები – სჭირდება ლაბორატორიაში ახლა, შეიძლება დასრულდეს სულ რამდენიმე წუთში, საწარმოო ხაზიდან დაშორების აუცილებლობის გარეშე.
„ეს არის თამაშის შემცვლელი ინდუსტრიისთვის. ეს საშუალებას გაძლევთ გამოხვიდეთ ლაბორატორიიდან და გამოცადოთ საწარმოო ხაზში ან თუნდაც მინდორში“, - თქვა ლუის როდრიგეს-საონამ, ოჰაიოს სახელმწიფო უნივერსიტეტის კვების მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების პროფესორმა.
ბოლო 16 წლის განმავლობაში, კვების მეცნიერი ოჰაიოს შტატში სურსათის, სოფლის მეურნეობის და გარემოსდაცვითი მეცნიერებების კოლეჯი იკვლევდა ინფრაწითელი ტექნოლოგიის გამოყენებას საკვები პროდუქტების ხარისხის დასადგენად. როდრიგეს-საონა ასევე არის ოჰაიოს სოფლის მეურნეობის კვლევისა და განვითარების ცენტრის მეცნიერი, კოლეჯის კვლევითი ჯგუფი.
ბოლო ოთხი წლის განმავლობაში ბაზარზე გაჩნდა პორტატული სკანერები და მისი შრომა ფასდაუდებელი აღმოჩნდა კვების მრეწველობის საჭიროებებთან მათი ადაპტაციისთვის.
”ტომატის წვენით ჩვენ შეგვიძლია შევხედოთ 12 სხვადასხვა ატრიბუტს ერთ წუთზე ნაკლებ დროში”, - თქვა როდრიგეს-საონამ. „ამ ყველაფერს რამდენიმე საათი, თუ არა დღე დასჭირდება, ერთი ნიმუშის შეგროვებას და გამოცდას ტრადიციული გზით.
სხვა თანამშრომლებთან ერთად, ბოლო ხუთი წლის განმავლობაში როდრიგეს-საონამ კონტრაქტი გააფორმა კალიფორნიის კვების გადამამუშავებელთა ლიგა ტომატის წვენისა და ტომატის პასტის შესამოწმებლად. კალიფორნიის აწარმოებს ქვეყნის გადამუშავებული პომიდვრის 90 პროცენტზე მეტს და მთელ მსოფლიოში მოყვანილი გადამუშავებული პომიდვრის თითქმის ნახევარს.
"ოპერაცია საოცარია", - თქვა როდრიგეს-საონამ. „მათ იმდენი საწარმოო ხაზი აქვთ და ყოველ საათში აგზავნიან ნიმუშებს ლაბორატორიაში სხვადასხვა პარტიების ხარისხის მონიტორინგისთვის“.
ასეთი ტესტირება საჭიროა ტომატის წვენის უსაფრთხოებისა და ხარისხის უზრუნველსაყოფად, რომლის დიდი ნაწილი გრძელდება ტომატის პასტასა და სხვა პროდუქტებში შემდგომი გადამუშავებისთვის.
ამჟამად, ინდუსტრია იყენებს ტექნოლოგიას ტრადიციული მონიტორინგის დასამატებლად, მაგრამ როდრიგეს-საონას მუშაობა შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი დამტკიცების მისაღებად, რომ გამოიყენოს იგი, როგორც მისი პირველადი ტესტირების მეთოდი. ჯერჯერობით როდრიგეს-საონამ ხუთი გამოაქვეყნა სამეცნიერო ნაშრომები პომიდვრის გადამუშავების ინფრაწითელი ტექნოლოგიის გამოყენებაზე.
„ახლა იღებენ ნიმუშებს, მიჰყავთ ხარისხის უზრუნველყოფის ლაბორატორიაში და რამდენიმე საათი სჭირდება ზოგიერთი ტესტის დასრულებას. მათ ასევე სჭირდებათ კვალიფიციური პერსონალი ამ სამუშაოს შესასრულებლად. ეს არის შრომატევადი და ძვირადღირებული. ”
თუ ტესტირება გამოავლენს რაიმე პრობლემას პროდუქტთან დაკავშირებით, პროცესორს დასჭირდება მისი გაყიდვა ფასდაკლებით ან ხელახლა გადამუშავება.
”მაგრამ ამ ერთეულით – ის ისეთი პატარაა, როგორც სადილის ყუთი – შეგიძლიათ შეიყვანოთ ეს ქარხანაში, რათა რეალურ დროში შეაფასოთ პროდუქტის ხარისხი და დაუყოვნებლივ შეცვალოთ დამუშავება, ნაცვლად იმისა, რომ დაელოდოთ ლაბორატორიის შედეგებს. .”
თავის კვლევებში როდრიგეს-საონა იყენებს ინფრაწითელ სენსორებს, რომლებიც დამზადებულია წამყვანი დეველოპერების მიერ, მათ შორის Agilent Technologies და Thermo Fisher Scientific. პორტატული ინფრაწითელი სინათლის ინსტრუმენტები თავდაპირველად შეიქმნა თავდაცვის დეპარტამენტისთვის, ნარკოტიკების აღსრულების სააგენტოსთვის და ფარმაცევტული ინდუსტრიისთვის, რათა დადგინდეს ასაფეთქებელი ნივთიერებების და უკანონო ნარკოტიკების არსებობა და ფარმაცევტული საშუალებების გაყალბების შესამოწმებლად. ზოგიერთი პორტატული სკანერი ისეთივე დიდია, როგორც ხელსაწყოების ყუთი, ზოგი კი ხელით.
”ჩვენ პირველი ვართ, ვინც მოვიპოვეთ ეს ინსტრუმენტები კვების მრეწველობაში აპლიკაციების შესასწავლად,” - თქვა მან.
ტესტირების პროცესი მოტყუებით მარტივია: პროდუქტის ნიმუში, ბარდაზე პატარა, მოთავსებულია სკანერზე ან სკანირებულია ხელის სპექტრომეტრით. ინფრაწითელი შუქი მიზნად ისახავს სპეციფიკურ ფუნქციურ ჯგუფებს მოლეკულებში, რომლებიც ქმნიან საკვებს; სხვადასხვა მოლეკულა შთანთქავს სინათლეს სხვადასხვა სიხშირეზე.
”ეს წარმოქმნის სპექტრს, რომელიც დაფუძნებულია ამ სინათლის შთანთქმაზე”, - თქვა როდრიგეს-საონამ. „ამ სპექტრს ვუტარებთ მრავალვარიანტულ ანალიზს, რათა ზუსტად დავადგინოთ ინფორმაცია, რომელსაც ჩვენ ვეძებთ.
„სპექტრს პანორამულ ფოტოს ვაიგივებთ. ის შეიცავს უამრავ ინფორმაციას, მაგრამ იმ ინფორმაციის მისაღებად, რომელსაც ეძებთ, საჭიროა მისი ყურადღებით შესწავლა. მულტივარიანტული ანალიზი გამადიდებელ შუშას ჰგავს, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ამის გაკეთება, ქიმიომეტრიის გამოყენებით კონკრეტული სიგნალის იდენტიფიცირებისთვის, რომელიც დაკავშირებულია კონკრეტულ მოლეკულასთან.
”ძირითადად, ეს უოლდოს პოვნას ჰგავს.”
როდრიგეს-საონამ შეიმუშავა ალგორითმები სკანერებისთვის, რათა გამოიყენონ საკვები პროდუქტების სხვადასხვა ასპექტების გამოსავლენად. სწავლა შეამოწმეთ, რომ შედეგები შეესაბამება ტრადიციულ ლაბორატორიულ ტესტებს. დამუშავებულ პომიდორში შემოწმებული საკვების ატრიბუტები ფოკუსირებულია კონსისტენციაზე, ტექსტურასა და არომატზე, მათ შორის ხსნად მყარ ნივთიერებებზე, pH-ზე, მჟავიანობაზე, სიბლანტეზე, შაქარზე და ორგანულ მჟავებზე.
გარდა დამუშავებული პომიდვრის მუშაობისა, როდრიგეს-საონამ და მისმა კურსდამთავრებულთა გუნდმა შეისწავლეს კარტოფილის ჩიფსის სხვადასხვა ატრიბუტი, მათ შორის ნავთობის ხარისხის შეფასება და აკრილამიდის არსებობა.
ზეთის ხარისხი პრობლემაა, რადგან საკვები ზეთები და ცხიმები ერთ-ერთია ყველაზე ფალსიფიცირებული საკვები ინდუსტრიაში და მათი ტესტირების ტრადიციული მეთოდები შრომატევადი, რთული და ძვირადღირებულია და წარმოქმნის დიდი რაოდენობით ნარჩენებს, თქვა როდრიგეს-საონამ. ივლისში ის ხელმძღვანელობს სესიას, ეკონომიკურად მოტივირებული ღალატი: გამოწვევები და ინოვაციები საკვების თაღლითობის გამოვლენაში, ჩიკაგოში სურსათის ტექნოლოგების ინსტიტუტის ყოველწლიურ შეხვედრაზე და წარმოგიდგენთ პორტატული ტექნოლოგიების სკრინინგს საკვების ფალსიფიცირებისთვის.
აკრილამიდის არსებობა კარტოფილის ჩიფსებში და მაღალ ტემპერატურაზე შემწვარ კარტოფილში დიდი ხანია პრობლემაა ინდუსტრიაში, ხოლო 2010 წელს სურსათისა და სოფლის მეურნეობის გაერთიანებულმა ორგანიზაციამ და მსოფლიო ჯანდაცვის ორგანიზაციის კომიტეტმა დაასახელეს ის ადამიანის ჯანმრთელობის პრობლემად. მაგრამ აკრილამიდის შესამოწმებლად საჭირო აღჭურვილობა აკრძალულია კომპანიების უმეტესობისთვის, რათა ტესტები დამოუკიდებლად ჩაატარონ და ნიმუშების მესამე მხარის ლაბორატორიაში გაგზავნას შეიძლება კვირები დასჭირდეს შედეგების მისაღებად, თქვა მან.
”აკრილამიდის დონე ამჟამად რეგულირდება მხოლოდ კალიფორნიაში, როგორც წინადადება 65-ის ნაწილი, რომელიც ოფიციალურად ცნობილია როგორც 1986 წლის უსაფრთხო სასმელი წყლისა და ტოქსიკური აღსრულების კანონი, მაგრამ მე ბევრს ვესაუბრე კომპანიებს და მათ სურთ იპოვონ ეკონომიური გზა ამის გასაზომად. ასე რომ, ჩვენ ვმუშაობთ მის განვითარებაზე.”
როდრიგეს-საონა ასევე აცხადებს დაფინანსებას აშშ-ს სოფლის მეურნეობის დეპარტამენტიდან.
„ახლა ჩვენ ვმუშაობთ კომპანიებთან და ვავითარებთ ალგორითმებს, რომლებიც შეესაბამება მათ უნიკალურ აპლიკაციებს. მაგრამ USDA-ს დაფინანსებით, ჩვენ შევძლებთ ვიმუშაოთ ზოგიერთ ამ ძირითად პრობლემაზე, როგორიცაა აკრილამიდი ან გაყალბება, და შევიმუშავებთ ალგორითმებს ინფრაწითელი ტესტირების ჩასატარებლად საკვებზე, რომელიც ყველასთვის ხელმისაწვდომი იქნება.
სურსათის მწარმოებლები ოჰაიოში და სხვაგან, რომლებიც დაინტერესებულნი არიან ამ ტექნოლოგიის შესახებ მეტი ინფორმაციის მისაღებად, შეუძლიათ დაუკავშირდნენ როდრიგეს-საონას ელექტრონული ფოსტით მისამართზე: rodriguez-saona.1@osu.edu ან დარეკეთ 614-292-3339.