การทดสอบคุณภาพอาหารที่แต่เดิมใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวันในห้องปฏิบัติการ ในปัจจุบันสามารถดำเนินการให้เสร็จสิ้นได้ภายในไม่กี่นาที โดยไม่จำเป็นต้องก้าวออกจากสายการผลิตด้วยซ้ำ
“นี่คือตัวเปลี่ยนเกมสำหรับอุตสาหกรรม ช่วยให้คุณสามารถออกจากห้องปฏิบัติการและทดสอบในสายการผลิตหรือแม้แต่ในภาคสนามได้” Luis Rodriguez-Saona ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการอาหารของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอกล่าว
ตลอดระยะเวลา 16 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์การอาหารของรัฐโอไฮโอ วิทยาลัยอาหาร เกษตร และวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม ได้ตรวจสอบการใช้เทคโนโลยีอินฟราเรดเพื่อตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์อาหาร Rodriguez-Saona ยังเป็นนักวิทยาศาสตร์ของศูนย์วิจัยและพัฒนาการเกษตรโอไฮโอ ซึ่งเป็นหน่วยงานวิจัยของวิทยาลัยอีกด้วย
ภายในสี่ปีที่ผ่านมา เครื่องสแกนแบบพกพาได้ถือกำเนิดขึ้นในตลาด และงานของเขาได้พิสูจน์ให้เห็นถึงคุณค่าอันล้ำค่าในการปรับให้เข้ากับความต้องการของอุตสาหกรรมอาหาร
“ด้วยน้ำมะเขือเทศ เราสามารถดูคุณสมบัติที่แตกต่างกัน 12 อย่างได้ในเวลาไม่ถึงนาที” โรดริเกซ-ซาโอนากล่าว “ทั้งหมดนี้จะใช้เวลาหลายชั่วโมง (หรือไม่ใช่หลายวัน) ในการรวบรวมและทดสอบตัวอย่างหนึ่งตัวอย่างด้วยวิธีดั้งเดิม”
ในบรรดาความร่วมมืออื่นๆ ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา Rodriguez-Saona ได้ทำสัญญากับ สมาคมผู้แปรรูปอาหารแห่งแคลิฟอร์เนีย เพื่อทดสอบน้ำมะเขือเทศและมะเขือเทศบด แคลิฟอร์เนีย ผลิตมะเขือเทศแปรรูปมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของประเทศและเกือบครึ่งหนึ่งของมะเขือเทศแปรรูปที่ปลูกทั่วโลก
“การผ่าตัดครั้งนี้น่าทึ่งมาก” โรดริเกซ-เซานากล่าว “พวกเขามีสายการผลิตจำนวนมาก และทุกๆ ชั่วโมงพวกเขาก็ส่งตัวอย่างไปที่ห้องปฏิบัติการเพื่อตรวจสอบคุณภาพของแบทช์ต่างๆ”
การทดสอบดังกล่าวจำเป็นเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและคุณภาพของน้ำมะเขือเทศ ซึ่งส่วนใหญ่นำไปใช้ในการแปรรูปเป็นมะเขือเทศบดและผลิตภัณฑ์อื่นๆ ต่อไป
ปัจจุบัน อุตสาหกรรมกำลังใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อเสริมการตรวจติดตามแบบดั้งเดิม แต่งานของโรดริเกซ-ซาโอนาอาจเป็นเครื่องมือสำคัญในการได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นวิธีการทดสอบหลัก จนถึงตอนนี้ Rodriguez-Saona ได้เผยแพร่แล้วห้ารายการ เอกสารทางวิทยาศาสตร์ เรื่องการใช้เทคโนโลยีอินฟราเรดในการแปรรูปมะเขือเทศ
“ตอนนี้ พวกเขาเก็บตัวอย่าง และนำไปที่ห้องปฏิบัติการประกันคุณภาพ และการทดสอบบางส่วนต้องใช้เวลาหลายชั่วโมง พวกเขายังต้องการบุคลากรที่มีทักษะในการทำงานนี้ มันใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง”
หากการทดสอบระบุปัญหาใดๆ เกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ โปรเซสเซอร์จะต้องขายผลิตภัณฑ์พร้อมส่วนลดหรือดำเนินการใหม่
“แต่ด้วยหน่วยนี้ ซึ่งมีขนาดเล็กมากเหมือนกล่องอาหารกลางวัน คุณสามารถนำสิ่งนี้เข้าไปในโรงงานเพื่อประเมินคุณภาพของผลิตภัณฑ์แบบเรียลไทม์ และปรับแต่งการประมวลผลทันที แทนที่จะรอผลจากห้องปฏิบัติการกลับมา ”
ในการศึกษาของเขา Rodriguez-Saona ใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดที่ผลิตโดยนักพัฒนาชั้นนำ รวมถึง Agilent Technologies และ Thermo Fisher Scientific เครื่องมือแสงอินฟราเรดแบบพกพานี้ได้รับการออกแบบเบื้องต้นสำหรับกระทรวงกลาโหม หน่วยงานปราบปรามยาเสพติด และอุตสาหกรรมยา เพื่อระบุการมีอยู่ของวัตถุระเบิดและยาผิดกฎหมาย และเพื่อทดสอบยาเพื่อหาของปลอม เครื่องสแกนแบบพกพาบางรุ่นมีขนาดใหญ่พอๆ กับกล่องเครื่องมือ และบางรุ่นเป็นแบบมือถือ
“เราเป็นกลุ่มแรกๆ ที่ได้รับเครื่องมือเหล่านี้เพื่อใช้พิจารณาการใช้งานในอุตสาหกรรมอาหาร” เขากล่าว
ขั้นตอนการทดสอบนั้นเรียบง่ายอย่างหลอกลวง โดยวางตัวอย่างผลิตภัณฑ์ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเมล็ดถั่วไว้บนเครื่องสแกนหรือสแกนด้วยสเปกโตรมิเตอร์แบบมือถือ แสงอินฟราเรดกำหนดเป้าหมายกลุ่มฟังก์ชันเฉพาะในโมเลกุลที่ประกอบเป็นอาหาร โมเลกุลต่างกันจะดูดซับแสงที่ความถี่ต่างกัน
“สิ่งนี้สร้างสเปกตรัมซึ่งขึ้นอยู่กับการดูดกลืนแสงนั้น” โรดริเกซ-ซาโอนากล่าว “เราใช้สเปกตรัมนั้นในการวิเคราะห์หลายตัวแปรเพื่อระบุข้อมูลที่เรากำลังมองหา
“ฉันเทียบสเปกตรัมกับภาพถ่ายพาโนรามา มีข้อมูลมากมาย แต่หากต้องการค้นหาข้อมูลที่ต้องการ คุณจำเป็นต้องศึกษาข้อมูลอย่างละเอียด การวิเคราะห์หลายตัวแปรเปรียบเสมือนแว่นขยายที่ช่วยให้คุณทำเช่นนั้นได้ โดยใช้เคมีเมตริกเพื่อระบุสัญญาณเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลเฉพาะ
“โดยพื้นฐานแล้วมันเหมือนกับการค้นหา Waldo”
Rodriguez-Saona ได้พัฒนาอัลกอริธึมสำหรับเครื่องสแกนเพื่อใช้ในการตรวจจับแง่มุมต่างๆ ของรายการอาหาร และ การศึกษา ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผลลัพธ์เทียบเท่ากับการทดสอบในห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิม คุณลักษณะของอาหารที่ทดสอบในมะเขือเทศแปรรูปจะเน้นที่ความสม่ำเสมอ เนื้อสัมผัส และรสชาติ รวมถึงของแข็งที่ละลายได้ ค่า pH ความเป็นกรด ความหนืด น้ำตาล และกรดอินทรีย์
นอกจากงานแปรรูปมะเขือเทศแล้ว Rodriguez-Saona และทีมงานนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขายังได้ศึกษาคุณลักษณะต่างๆ ของมันฝรั่งทอด รวมทั้ง การประเมินคุณภาพน้ำมัน และ การปรากฏตัวของอะคริลาไมด์.
คุณภาพน้ำมันเป็นปัญหาหนึ่ง เนื่องจากน้ำมันและไขมันที่บริโภคได้ก็เป็นหนึ่งในปัญหาดังกล่าว อาหารปลอมแปลงส่วนใหญ่ ในอุตสาหกรรม และวิธีการทดสอบแบบดั้งเดิมนั้นใช้เวลานาน ซับซ้อน และมีค่าใช้จ่ายสูงและก่อให้เกิดของเสียจำนวนมาก Rodriguez-Saona กล่าว ในเดือนกรกฎาคม เขาจะกลั่นกรองเซสชัน การปลอมปนที่มีแรงจูงใจทางเศรษฐกิจ: ความท้าทายและนวัตกรรมในการตรวจหาการฉ้อโกงอาหารที่การประชุมประจำปีของสถาบันเทคโนโลยีอาหารในเมืองชิคาโก และจะนำเสนอเทคโนโลยีแบบพกพาเพื่อคัดกรองสารปนเปื้อนในอาหาร
การมีอยู่ของอะคริลาไมด์ในมันฝรั่งทอดและมันฝรั่งประเภทอื่นที่ทอดที่อุณหภูมิสูง เป็นปัญหามานานแล้ว ในอุตสาหกรรม และในปี 2010 องค์การอาหารและเกษตรร่วมและคณะกรรมการขององค์การอนามัยโลก ระบุว่าสิ่งนี้เป็นปัญหาด้านสุขภาพของมนุษย์ แต่อุปกรณ์ที่จำเป็นในการทดสอบอะคริลาไมด์นั้นมีต้นทุนสูงสำหรับบริษัทส่วนใหญ่ที่จะทำการทดสอบด้วยตัวเอง และการส่งตัวอย่างไปยังห้องปฏิบัติการของบุคคลที่สามอาจใช้เวลาหลายสัปดาห์กว่าจะได้ผลลัพธ์ เขากล่าว
“ปัจจุบันระดับอะคริลาไมด์ได้รับการควบคุมเฉพาะในแคลิฟอร์เนียโดยเป็นส่วนหนึ่งของข้อเสนอ 65 หรือที่รู้จักอย่างเป็นทางการในชื่อ พระราชบัญญัติน้ำดื่มปลอดภัยและการบังคับใช้พิษ พ.ศ. 1986แต่ฉันได้พูดคุยกับบริษัทต่างๆ มากมาย และพวกเขาต้องการหาวิธีที่คุ้มค่าในการวัดผล ดังนั้นเราจึงกำลังทำงานเพื่อพัฒนาสิ่งนั้น”
Rodriguez-Saona ยังสมัครขอรับทุนจากกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาอีกด้วย
“ขณะนี้ เราทำงานร่วมกับบริษัทต่างๆ และพัฒนาอัลกอริธึมที่เหมาะกับการใช้งานเฉพาะของพวกเขา แต่ด้วยเงินทุนของ USDA เราจะสามารถแก้ไขปัญหาสำคัญๆ เหล่านี้ได้ เช่น อะคริลาไมด์หรือการเจือปน และพัฒนาอัลกอริธึมเพื่อทำการทดสอบด้วยอินฟราเรดในอาหารที่ใครๆ ก็สามารถใช้ได้”
ผู้ผลิตอาหารในโอไฮโอและที่อื่นๆ ที่สนใจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ สามารถติดต่อ Rodriguez-Saona ทางอีเมลได้ที่ โรดริเกซ-saona.1@osu.edu โทรหรือ 614-292-3339