Φασματοσκοπία διάσπασης με λέιζερ δημιουργεί δακτυλικό αποτύπωμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επαλήθευση της ταυτότητας του τροφίμου.
Η διατροφική απάτη, την οποία ο Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ ονομάζει επίσημα « οικονομικά υποκινούμενη νόθευση », συμβαίνει όταν οι κατασκευαστές αντικαθιστούν ένα φθηνότερο συστατικό με ένα πιο πολύτιμο, όπως το κόψιμο του ελαιολάδου με φυτικό λάδι ή ο όγκος του σαφράν με αλεσμένους μίσχους φυτών. Tα τρόφιμα μπορούν να αλλοιωθούν οπουδήποτε σε μια παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού. Η διασφάλιση της αυθεντικότητας είναι ακόμη πιο δύσκολη όταν οι ανέντιμοι προμηθευτές απλώς ανταλλάσσουν ένα παρόμοιο προϊόν με το πιο ακριβό αντίστοιχό του, όπως το θαλασσινό αλάτι Ιμαλαΐων ή τις ντομάτες San Marzano.
Όταν πληρώνετε για χειροποίητα τρόφιμα – Ελβετικό τυρί Gruyère, βιολογικό εκχύλισμα βανίλιας, ιταλικό προσούτο – πήρατε λοιπόν αυτό που πληρώσατε; Με τις παγκόσμιες εκτιμήσεις της απάτης στα τρόφιμα να φτάνουν τα 40 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως, είναι ένα ερώτημα που αντιμετωπίζουν οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Purdue με μια τεχνική “δαχτυλικού αποτυπώματος” τροφίμων αρκετά ευαίσθητη ώστε να διακρίνει μεταξύ των τροφίμων που παρασκευάζονται από τα ίδια συστατικά, αλλά σε διαφορετικές τοποθεσίες.
«Σκεφτείτε τη διαφορά ανάμεσα σε ένα ζαμπόν ελευθέρας βοσκής από την Πορτογαλία, παλαιωμένο σε μια σπηλιά για δύο χρόνια, και ένα ζαμπόν που αγοράζετε στο WalMart», δήλωσε ο Bartek Rajwa , ερευνητής καθηγητής υπολογιστικών βιοεπιστημών στο Πανεπιστήμιο Purdue. «Είναι και τα δύο χοιρινό κρέας, τα ίδια συστατικά, αλλά έχουν πολύ διαφορετική γεύση, οσμή και υφή. Για να τα ξεχωρίσουμε, χρειαζόμαστε ένα σύστημα που να μπορεί να αναλύσει ποσοτικά αυτά τα χαρακτηριστικά. Είναι μια μεγάλη πρόκληση.”
Ο Rajwa και η ομάδα του αναπτύσσουν μια διαδικασία δύο τμημάτων που εκκρεμεί για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την ατομική σύνθεση και τη χημική δομή ενός δείγματος τροφίμου, αρκετές για να εντοπίσουν τα συστατικά, την προετοιμασία και, ενδεχομένως, το σημείο προέλευσης.
Τα δημοσιευμένα αποτελέσματα από μια δοκιμή που χρησιμοποιεί το πρώτο βήμα ως αυτόνομη μέθοδο ήταν 99% ακριβή στη διάκριση απομίμησης γεύσης βανίλιας από πραγματικό εκχύλισμα βανίλιας και περίπου 90% ακριβή στην αναγνώριση του ευρωπαϊκού τυριού με το σήμα «Gruyère» έναντι ενός τυριού τύπου Gruyère που παράγεται στο Wisconsin . Νωρίτερα αυτό το έτος, ο Rajwa παρουσίασε την πιο εξελιγμένη διεργασία δύο μερών στο συνέδριο XV του Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Sensing for Agriculture and Food Quality and Safety XV.
Ο Rajwa, ένας ειδικός στις τεχνικές βιολογικής ανάλυσης, σκόνταψε στον τομέα του ελέγχου ταυτότητας τροφίμων ως μέρος της εργασίας του για την ανάπτυξη συστημάτων για την αναγνώριση της βακτηριακής μόλυνσης των τροφίμων.
«Άρχισα να πηγαίνω σε συνέδρια επιστήμης τροφίμων και να ακούω ηγέτες στον τομέα, και τότε συνειδητοποίησα την κλίμακα του προβλήματος», είπε ο Rajwa. «Μιλάμε για μια τεράστια εγκληματική επιχείρηση που είναι σχεδόν απαρατήρητη. Τις περισσότερες φορές το μόνο κακό είναι ότι πληρώνετεκαι παίρνετε ένα προϊόν κατώτερης ποιότητας, αλλά υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες μπορεί να προκαλέσει σοβαρή βλάβη».
Πολλές μέθοδοι φασματοσκοπίας, συμπεριλαμβανομένης της φασματοσκοπίας μάζας, της φασματοσκοπίας φθορισμού και της υγρής χρωματογραφίας χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση των τροφίμων. Ωστόσο, είπε ο Rajwa, καμία από τις υπάρχουσες μεθόδους δεν είναι αλάνθαστη και οι περισσότερες είναι δύσκολες και ακριβές, αφήνοντας άφθονο χώρο για καινοτομία στον τομέα.
Για να ανταποκριθούν στην πρόκληση, οι συνεργάτες των Rajwa και Purdue, J. Paul Robinson και Euiwon Bae , στράφηκαν στη φασματοσκοπία διάσπασης με λέιζερ (LIBS), μια μέθοδο που έχει αναπτυχθεί για χρήση στην επιστήμη των υλικών και τη μεταλλουργία, αλλά δεν χρησιμοποιείται συνήθως στην επιστήμη των τροφίμων. Το LIBS χρησιμοποιεί ένα λέιζερ υψηλής ισχύος για να δημιουργήσει ένα μικροσκοπικό νέφος πλάσματος στην επιφάνεια ενός δείγματος. Η ένταση των διαφορετικών μηκών κύματος του φωτός που εκπέμπεται από το πλάσμα υποδεικνύει τον τύπο και την αναλογία των στοιχείων που αποτελούν τα συστατικά του δείγματος και παρέχει ακόμη και κάποιες πολύτιμες πληροφορίες για την υφή του. Το LIBS δημιουργεί ένα μοναδικό ψηφιακό φάσμα, το οποίο, με μια προσέγγιση μηχανικής μάθησης, η ομάδα του Rajwa ανέπτυξε για την εργασία, μετατρέπεται σε ένα δακτυλικό αποτύπωμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επαλήθευση της ταυτότητας του τροφίμου που δοκιμάστηκε.
Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Foods , η ομάδα εξέτασε πολλά δείγματα τυριού αλπικού τύπου, καφέ, εκχύλισμα βανίλιας, ξύδι βαλσάμικο και μπαχαρικά όπως μοσχοκάρυδο, πιπέρι και κουρκουμά. Για πολλά τρόφιμα, η μέθοδος ήταν εξαιρετικά ακριβής, ακόμη και όταν χρησιμοποιούσατε ένα φθηνό φορητό όργανο χειρός LIBS. Αλλά για πιο σύνθετα τρόφιμα, όπως το τυρί αλπικού τύπου, είπε ο Rajwa, το φάσμα LIBS δεν είναι αρκετό.
Για πρόσθετες πληροφορίες που μπορούν να βοηθήσουν στην επαλήθευση της προέλευσης ακόμη και πολύπλοκων τροφίμων όπως το τυρί και το ζαμπόν, εργάζεται σε ένα δεύτερο βήμα χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία Raman, η οποία είναι ικανή να εντοπίσει συγκεκριμένα οργανικά μόρια, όπως αυτά που σχετίζονται με την παρουσία φυτοφαρμάκων, μυκητοκτόνων ή αντιβιοτικά στα τρόφιμα.
«Κατά μία έννοια, σχηματίζουν αυτό το συμπληρωματικό ζευγάρι. ό,τι ο ένας δεν μπορεί να ανιχνεύσει, ο άλλος μπορεί», είπε ο Rajwa. “Το LIBS σας δίνει την ποσότητα κάθε ατόμου και ο Raman σας λέει πώς είναι οργανωμένα.”
Στο συνέδριο SPIE, ο Rajwa παρουσίασε δεδομένα με τη μέθοδο των δύο μερών που δείχνει βελτιώσεις στην ακρίβεια σε σχέση με το LIBS ως αυτόνομη μέθοδο. τα τελικά αποτελέσματα δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί.
Αυτή η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ, Υπηρεσία Γεωργικής Έρευνας.
Πηγή: Πανεπιστήμιο PURDUE
Ακολουθήστε το Cibum 
