I test sulla qualità degli alimenti che tradizionalmente richiedono ore – o giorni – per essere eseguiti in laboratorio ora possono essere completati in pochi minuti, senza nemmeno allontanarsi dalla linea di produzione.
“Si tratta di un punto di svolta per il settore. Ti consente di uscire dal laboratorio e testare sulla linea di produzione o anche sul campo”, ha affermato Luis Rodriguez-Saona, professore di scienze e tecnologie alimentari presso la Ohio State University.
Negli ultimi 16 anni, lo scienziato alimentare dell'Ohio State Facoltà di scienze alimentari, agrarie e ambientali ha esaminato l'uso della tecnologia a infrarossi per determinare la qualità dei prodotti alimentari. Rodriguez-Saona è anche uno scienziato dell'Ohio Agricultural Research and Development Center, il braccio di ricerca del college.
Negli ultimi quattro anni sono emersi sul mercato gli scanner portatili e il suo lavoro si è rivelato prezioso per adattarli alle esigenze dell'industria alimentare.
"Con il succo di pomodoro, possiamo osservare 12 attributi diversi in meno di un minuto", ha detto Rodriguez-Saona. "Tutto ciò richiederebbe molte ore, se non giorni, per raccogliere e testare un campione nel modo tradizionale."
Tra le altre collaborazioni, negli ultimi cinque anni Rodriguez-Saona ha stipulato un contratto con la Lega californiana dei robot da cucina per testare il succo di pomodoro e il concentrato di pomodoro. California produce oltre il 90% dei pomodori trasformati della nazione e quasi la metà dei pomodori trasformati coltivati in tutto il mondo.
"L'operazione è sorprendente", ha detto Rodriguez-Saona. "Hanno così tante linee di produzione e ogni ora inviano campioni al laboratorio per monitorare la qualità dei diversi lotti."
Tali test sono necessari per garantire la sicurezza e la qualità del succo di pomodoro, gran parte del quale viene poi ulteriormente trasformato in concentrato di pomodoro e altri prodotti.
Attualmente, l’industria sta utilizzando la tecnologia per integrare il monitoraggio tradizionale, ma il lavoro di Rodriguez-Saona potrebbe essere determinante per ottenere l’approvazione per utilizzarlo come metodo di test principale. Finora Rodriguez-Saona ne ha pubblicati cinque articoli scientifici sull’utilizzo della tecnologia a infrarossi per la lavorazione del pomodoro.
“Ora prelevano campioni, li portano al laboratorio di controllo qualità e ci vogliono diverse ore per completare alcuni test. Hanno bisogno anche di personale qualificato per svolgere questo lavoro. Richiede tempo ed è costoso”.
Se il test identifica eventuali problemi con il prodotto, l'azienda di trasformazione dovrà venderlo a prezzo scontato o rielaborarlo.
“Ma con questa unità – è così piccola, come un cestino del pranzo – puoi portarla nello stabilimento per valutare in tempo reale la qualità del prodotto e apportare modifiche immediate alla lavorazione invece di aspettare i risultati di laboratorio .”
Nei suoi studi, Rodriguez-Saona utilizza sensori a infrarossi realizzati da sviluppatori leader, tra cui Agilent Technologies e Thermo Fisher Scientific. Gli strumenti portatili a luce infrarossa sono stati inizialmente progettati per il Dipartimento della Difesa, la Drug Enforcement Agency e l'industria farmaceutica per identificare la presenza di esplosivi e droghe illecite e per testare la contraffazione dei prodotti farmaceutici. Alcuni scanner portatili sono grandi quanto cassette degli attrezzi, altri sono portatili.
"Siamo i primi a ottenere questi strumenti per esaminare le applicazioni nell'industria alimentare", ha affermato.
Il processo di analisi è sorprendentemente semplice: un campione del prodotto, più piccolo di un pisello, viene posizionato sullo scanner o scansionato con lo spettrometro portatile. Una luce infrarossa prende di mira specifici gruppi funzionali presenti nelle molecole che compongono l'alimento; diverse molecole assorbono la luce a frequenze diverse.
"Questo produce uno spettro basato sull'assorbimento della luce", ha detto Rodriguez-Saona. “Sottoponiamo quello spettro ad analisi multivariata per individuare le informazioni che stiamo cercando.
“Associo lo spettro a una foto panoramica. Contiene molte informazioni, ma per trovare le informazioni che stai cercando, devi studiarle attentamente. L'analisi multivariata è come una lente d'ingrandimento che ti consente di farlo, utilizzando la chemiometria per identificare un segnale specifico associato a una molecola specifica.
"Fondamentalmente, è come trovare Waldo."
Rodriguez-Saona ha sviluppato gli algoritmi per gli scanner da utilizzare per rilevare diversi aspetti degli alimenti, e i suoi studi verificare che i risultati siano alla pari con quelli dei tradizionali test di laboratorio. Le caratteristiche alimentari testate nei pomodori trasformati si concentrano su consistenza, consistenza e sapore, inclusi solidi solubili, pH, acidità, viscosità, zuccheri e acidi organici.
Oltre al lavoro sui pomodori trasformati, Rodriguez-Saona e il suo team di studenti laureati hanno studiato diversi attributi delle patatine, tra cui un valutazione della qualità dell’olio e la presenza di acrilammide.
La qualità dell'olio è un problema, poiché gli oli e i grassi commestibili sono uno di quelli maggior parte degli alimenti contraffatti nel settore, e i metodi tradizionali per testarli sono lunghi, complicati e costosi e generano grandi quantità di rifiuti, ha affermato Rodriguez-Saona. A luglio modererà una sessione, Adulterazione motivata economicamente: sfide e innovazioni nell'individuazione delle frodi alimentari, al convegno annuale dell'Institute of Food Technologists a Chicago, e presenterà le tecnologie portatili per lo screening degli adulteranti alimentari.
La presenza di acrilammide nelle patatine e in altri tipi di patate fritte ad alte temperature è da tempo un problema nel settore e nel 2010 l’Organizzazione congiunta per l’alimentazione e l’agricoltura e un comitato dell’Organizzazione mondiale della sanità lo hanno definito un problema per la salute umana. Ma l’attrezzatura necessaria per testare l’acrilammide ha un costo proibitivo per la maggior parte delle aziende per eseguire i test in proprio, e l’invio di campioni a un laboratorio di terze parti può richiedere settimane per ottenere risultati, ha detto.
“I livelli di acrilammide sono attualmente regolamentati solo in California come parte della Proposition 65, ufficialmente nota come Legge sull'applicazione di sostanze tossiche e acqua potabile sicura del 1986, ma ho parlato molto con le aziende e loro vogliono trovare un modo economicamente vantaggioso per misurarlo. Quindi stiamo lavorando per svilupparlo”.
Rodriguez-Saona chiede anche un finanziamento al Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti.
“Al momento collaboriamo con le aziende e sviluppiamo algoritmi che si adattano alle loro applicazioni uniche. Ma con i finanziamenti dell’USDA, saremmo in grado di lavorare su alcuni di questi problemi importanti, come l’acrilammide o l’adulterazione, e sviluppare algoritmi per condurre test a infrarossi sugli alimenti che sarebbero disponibili a chiunque”.
I produttori alimentari dell'Ohio e di altri paesi interessati a saperne di più sulla tecnologia possono contattare Rodriguez-Saona tramite e-mail all'indirizzo rodriguez-saona.1@osu.edu o chiamare 614-292-3339.