Les tests de qualité alimentaire qui prennent traditionnellement des heures – voire des jours – à réaliser en laboratoire peuvent désormais être effectués en quelques minutes seulement, sans même avoir besoin de s'éloigner de la chaîne de production.
« Cela change la donne pour l’industrie. Cela vous permet de sortir du laboratoire et de tester sur la chaîne de production ou même sur le terrain », a déclaré Luis Rodriguez-Saona, professeur de sciences et technologies alimentaires à l'Ohio State University.
Au cours des 16 dernières années, le scientifique en alimentation du Ohio State's Collège des sciences de l'alimentation, de l'agriculture et de l'environnement a étudié l'utilisation de la technologie infrarouge pour déterminer la qualité des produits alimentaires. Rodriguez-Saona est également scientifique au Centre de recherche et de développement agricole de l'Ohio, la branche de recherche du collège.
Au cours des quatre dernières années, des scanners portables ont fait leur apparition sur le marché, et son travail s'est avéré inestimable pour les adapter aux besoins de l'industrie alimentaire.
"Avec le jus de tomate, nous pouvons examiner 12 attributs différents en moins d'une minute", a déclaré Rodriguez-Saona. "Tout cela prendrait plusieurs heures, voire plusieurs jours, pour collecter et tester un échantillon de la manière traditionnelle."
Entre autres collaborations, Rodriguez-Saona a signé un contrat avec le Ligue californienne des transformateurs d'aliments pour tester le jus de tomate et la pâte de tomate. Californie produit plus de 90 pour cent des tomates transformées du pays et près de la moitié des tomates transformées cultivées dans le monde.
"L'opération est incroyable", a déclaré Rodriguez-Saona. «Ils ont tellement de lignes de production et, toutes les heures, ils envoient des échantillons au laboratoire pour surveiller la qualité des différents lots.»
De tels tests sont nécessaires pour garantir la sécurité et la qualité du jus de tomate, dont une grande partie est ensuite transformée en pâte de tomate et en d'autres produits.
Actuellement, l'industrie utilise cette technologie pour compléter la surveillance traditionnelle, mais les travaux de Rodriguez-Saona pourraient contribuer à obtenir l'autorisation de l'utiliser comme méthode de test principale. Jusqu'à présent, Rodriguez-Saona a publié cinq articles scientifiques sur l'utilisation de la technologie infrarouge pour la transformation des tomates.
« Maintenant, ils prélèvent des échantillons, les amènent au laboratoire d'assurance qualité, et il faut plusieurs heures pour effectuer certains tests. Ils ont également besoin de personnel qualifié pour effectuer ce travail. Cela prend du temps et coûte cher.
Si les tests identifient des problèmes avec le produit, le transformateur devra le vendre à prix réduit ou le retraiter.
"Mais avec cette unité - elle est si petite, comme une boîte à lunch - vous pouvez l'introduire dans l'usine pour évaluer en temps réel la qualité du produit et apporter des modifications immédiates au traitement au lieu d'attendre les résultats du laboratoire. .»
Dans ses études, Rodriguez-Saona utilise des capteurs infrarouges fabriqués par des développeurs de premier plan, notamment Agilent Technologies et Thermo Fisher Scientific. Les instruments portables à lumière infrarouge ont été initialement conçus pour le ministère de la Défense, la Drug Enforcement Agency et l'industrie pharmaceutique afin d'identifier la présence d'explosifs et de drogues illicites et de tester les produits pharmaceutiques pour détecter les contrefaçons. Certains scanners portables sont aussi gros qu’une boîte à outils et d’autres sont portatifs.
"Nous sommes les premiers à obtenir ces instruments pour étudier les applications dans l'industrie alimentaire", a-t-il déclaré.
Le processus de test est d'une simplicité trompeuse : un échantillon du produit, plus petit qu'un pois, est placé sur le scanner ou est numérisé avec le spectromètre portatif. Une lumière infrarouge cible des groupes fonctionnels spécifiques dans les molécules qui composent l'aliment ; différentes molécules absorbent la lumière à différentes fréquences.
"Cela produit un spectre basé sur cette absorption de la lumière", a déclaré Rodriguez-Saona. « Nous soumettons ce spectre à une analyse multivariée pour identifier les informations que nous recherchons.
« J’assimile le spectre à une photo panoramique. Il contient beaucoup d’informations, mais pour trouver l’information que vous recherchez, vous devez l’étudier de près. L'analyse multivariée est comme une loupe qui vous permet de faire cela, en utilisant la chimiométrie pour identifier un signal spécifique associé à une molécule spécifique.
"En gros, c'est comme retrouver Waldo."
Rodriguez-Saona a développé les algorithmes que les scanners doivent utiliser pour détecter différents aspects des produits alimentaires, et son études vérifiez que les résultats sont comparables à ceux des tests de laboratoire traditionnels. Les attributs alimentaires testés dans les tomates transformées se concentrent sur la consistance, la texture et la saveur, y compris les solides solubles, le pH, l'acidité, la viscosité, les sucres et les acides organiques.
En plus du travail sur les tomates transformées, Rodriguez-Saona et son équipe d'étudiants diplômés ont étudié différents attributs des chips, notamment un évaluation de la qualité de l'huile et par présence d'acrylamide.
La qualité de l'huile est un problème, car les huiles et graisses comestibles sont l'un des aliments les plus contrefaits dans l'industrie, et les méthodes traditionnelles pour les tester prennent du temps, sont compliquées et coûteuses et génèrent de grandes quantités de déchets, a déclaré Rodriguez-Saona. En juillet, il anime une session, Falsification motivée par des raisons économiques : défis et innovations dans la détection de la fraude alimentaire, lors de la réunion annuelle de l'Institute of Food Technologists à Chicago, et présentera des technologies portables pour détecter les adultérants alimentaires.
La présence d'acrylamide dans les chips et autres types de pommes de terre frites à haute température est depuis longtemps un problème dans l'industrie, et en 2010, l'Organisation conjointe pour l'alimentation et l'agriculture et un comité de l'Organisation mondiale de la santé l'ont désigné comme un problème de santé humaine. Mais l'équipement nécessaire pour tester la présence d'acrylamide est d'un coût prohibitif pour la plupart des entreprises qui souhaitent effectuer des tests elles-mêmes, et l'envoi d'échantillons à un laboratoire tiers peut prendre des semaines pour obtenir des résultats, a-t-il déclaré.
"Les niveaux d'acrylamide ne sont actuellement réglementés qu'en Californie dans le cadre de la proposition 65, officiellement connue sous le nom de Loi de 1986 sur la sécurité de l'eau potable et l'application des substances toxiques, mais j'ai beaucoup discuté avec des entreprises et elles veulent trouver un moyen rentable de mesurer cela. Nous travaillons donc à développer cela.
Rodriguez-Saona sollicite également un financement auprès du ministère américain de l'Agriculture.
« À l’heure actuelle, nous travaillons avec des entreprises et développons des algorithmes adaptés à leurs applications uniques. Mais avec le financement de l’USDA, nous pourrions travailler sur certains de ces problèmes majeurs, comme l’acrylamide ou la falsification, et développer des algorithmes pour effectuer des tests infrarouges sur les aliments qui seraient accessibles à tous. »
Les fabricants de produits alimentaires de l'Ohio et d'ailleurs souhaitant en savoir plus sur la technologie peuvent contacter Rodriguez-Saona par e-mail à l'adresse rodriguez-saona.1@osu.edu ou appelez-614 292-3339.