Tes kualitas makanan yang biasanya memakan waktu berjam-jam – atau berhari-hari – untuk dilakukan di lab sekarang dapat diselesaikan hanya dalam hitungan menit, bahkan tanpa perlu keluar dari jalur produksi.
“Ini adalah game-changer untuk industri. Ini memungkinkan Anda keluar dari lab dan menguji di jalur produksi atau bahkan di lapangan,” kata Luis Rodriguez-Saona, profesor ilmu dan teknologi pangan di The Ohio State University.
Selama 16 tahun terakhir, ilmuwan makanan di Ohio State's Sekolah Tinggi Ilmu Pangan, Pertanian, dan Lingkungan telah meneliti penggunaan teknologi inframerah untuk menentukan kualitas produk makanan. Rodriguez-Saona juga seorang ilmuwan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Pertanian Ohio, cabang penelitian perguruan tinggi tersebut.
Dalam empat tahun terakhir, pemindai portabel telah muncul di pasar, dan kerja kerasnya terbukti sangat berharga dalam menyesuaikannya dengan kebutuhan industri makanan.
“Dengan jus tomat, kita dapat melihat 12 atribut berbeda dalam waktu kurang dari satu menit,” kata Rodriguez-Saona. “Semua ini akan memakan waktu berjam-jam, jika bukan berhari-hari, untuk mengumpulkan dan menguji satu sampel dengan cara tradisional.”
Di antara kolaborasi lainnya, selama lima tahun terakhir Rodriguez-Saona telah menandatangani kontrak dengan Liga Pengolah Makanan California untuk menguji jus tomat dan pasta tomat. California menghasilkan lebih dari 90 persen tomat olahan nasional dan hampir setengah dari tomat olahan yang ditanam di seluruh dunia.
“Operasinya luar biasa,” kata Rodriguez-Saona. “Mereka memiliki begitu banyak jalur produksi, dan setiap jam mereka mengirim sampel ke lab untuk memantau kualitas batch yang berbeda.”
Pengujian tersebut diperlukan untuk memastikan keamanan dan kualitas jus tomat, yang sebagian besar diproses lebih lanjut menjadi pasta tomat dan produk lainnya.
Saat ini, industri menggunakan teknologi untuk melengkapi pemantauan tradisional, tetapi pekerjaan Rodriguez-Saona dapat menjadi alat untuk mendapatkan persetujuan untuk menggunakannya sebagai metode pengujian utamanya. Sejauh ini, Rodriguez-Saona telah menerbitkan lima karya ilmiah tentang penggunaan teknologi inframerah untuk pengolahan tomat.
“Sekarang, mereka mengambil sampel, membawanya ke laboratorium penjaminan mutu, dan butuh beberapa jam untuk menyelesaikan beberapa tes. Mereka juga membutuhkan tenaga terampil untuk melakukan pekerjaan ini. Itu memakan waktu dan biaya.”
Jika pengujian mengidentifikasi masalah apa pun dengan produk, prosesor harus menjualnya dengan harga diskon atau memprosesnya ulang.
“Tetapi dengan unit ini – sangat kecil, seperti kotak makan siang – Anda dapat membawanya ke pabrik untuk membuat penilaian kualitas produk secara real-time, dan melakukan penyesuaian pada pemrosesan segera alih-alih menunggu hasil lab kembali. .”
Dalam studinya, Rodriguez-Saona menggunakan sensor inframerah yang dibuat oleh pengembang terkemuka, termasuk Agilent Technologies dan Thermo Fisher Scientific. Instrumen cahaya inframerah portabel awalnya dirancang untuk Departemen Pertahanan, Badan Penegakan Narkoba dan industri farmasi untuk mengidentifikasi keberadaan bahan peledak dan obat-obatan terlarang dan untuk menguji obat-obatan palsu. Beberapa pemindai portabel berukuran sebesar kotak peralatan dan yang lainnya dipegang dengan tangan.
“Kami adalah yang pertama mendapatkan instrumen ini untuk melihat aplikasi di industri makanan,” katanya.
Proses pengujian tampak sederhana: Sampel produk, lebih kecil dari kacang polong, ditempatkan pada pemindai atau dipindai dengan spektrometer genggam. Cahaya inframerah menargetkan kelompok fungsional tertentu dalam molekul yang membentuk makanan; molekul yang berbeda menyerap cahaya pada frekuensi yang berbeda.
“Ini menghasilkan spektrum, yang didasarkan pada penyerapan cahaya itu,” kata Rodriguez-Saona. “Kami mengarahkan spektrum itu ke analisis multivariat untuk menentukan informasi yang kami cari.
“Saya menyamakan spektrum dengan foto panorama. Ini berisi banyak informasi, tetapi untuk menemukan informasi yang Anda cari, Anda perlu mempelajarinya dengan cermat. Analisis multivariat seperti kaca pembesar yang memungkinkan Anda melakukan itu, menggunakan kemometrik untuk mengidentifikasi sinyal spesifik yang terkait dengan molekul tertentu.
“Pada dasarnya, ini seperti menemukan Waldo.”
Rodriguez-Saona telah mengembangkan algoritme untuk pemindai yang digunakan dalam mendeteksi berbagai aspek makanan, dan miliknya studi memverifikasi bahwa hasilnya setara dengan tes laboratorium tradisional. Atribut makanan yang diuji dalam tomat olahan berfokus pada konsistensi, tekstur dan rasa, termasuk padatan terlarut, pH, keasaman, viskositas, gula, dan asam organik.
Selain pekerjaan tomat olahan, Rodriguez-Saona dan tim mahasiswa pascasarjananya telah mempelajari atribut yang berbeda dari keripik kentang, termasuk penilaian kualitas minyak dan adanya akrilamida.
Kualitas minyak menjadi masalah, karena minyak dan lemak yang dapat dimakan adalah salah satu dari makanan yang paling banyak dipalsukan di industri, dan metode tradisional untuk mengujinya memakan waktu, rumit, dan mahal serta menghasilkan limbah dalam jumlah besar, kata Rodriguez-Saona. Pada bulan Juli, dia menjadi moderator sesi, Pemalsuan Bermotif Ekonomi: Tantangan dan Inovasi dalam Deteksi Penipuan Makanan, di pertemuan tahunan Institute of Food Technologists di Chicago, dan akan mempresentasikan teknologi portabel untuk menyaring makanan pezina.
Kehadiran akrilamida dalam keripik kentang dan jenis kentang lainnya yang digoreng dengan suhu tinggi sudah lama menjadi masalah di industri, dan pada 2010, Organisasi Pangan dan Pertanian Gabungan dan komite Organisasi Kesehatan Dunia menamakannya sebagai masalah kesehatan manusia. Tetapi peralatan yang diperlukan untuk menguji akrilamida sangat mahal bagi sebagian besar perusahaan untuk menjalankan tes sendiri, dan mengirim sampel ke laboratorium pihak ketiga dapat memakan waktu berminggu-minggu untuk mendapatkan hasilnya, katanya.
“Tingkat akrilamida saat ini hanya diatur di California sebagai bagian dari Proposisi 65, yang secara resmi dikenal sebagai Air Minum Aman dan Undang-Undang Penegakan Racun tahun 1986, tetapi saya telah berbicara banyak dengan perusahaan dan mereka ingin menemukan cara yang hemat biaya untuk mengukurnya. Jadi, kami sedang bekerja untuk mengembangkannya.”
Rodriguez-Saona juga mengajukan permohonan dana dari Departemen Pertanian AS.
“Saat ini, kami bekerja dengan perusahaan dan mengembangkan algoritme yang sesuai dengan aplikasi unik mereka. Tetapi dengan dana USDA, kami akan dapat mengatasi beberapa masalah utama ini, seperti akrilamida atau pemalsuan, dan mengembangkan algoritme untuk melakukan pengujian inframerah pada makanan yang tersedia bagi siapa saja.”
Produsen makanan di Ohio dan di tempat lain yang tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang teknologi ini dapat menghubungi Rodriguez-Saona melalui email di rodriguez-saona.1@osu.edu atau hubungi 614-292-3339.