Новая система, созданная командой из Университета Ровиры-и-Вирхили (URV, государственный университет Таррагоны, Испания) преодолевает ограничения традиционных методов и позволяет определить состояние всех лесных орехов в пакете за один анализ без необходимости подготовки или уничтожения образца. Работа опубликована вжурнале Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.
Авторы утверждают, что применение этой технологии поможет улучшить методы упаковки, а также значительно сократить потери в торговле орехами, одновременно предлагая новые стандарты качества для сектора.
Каталония — земля орехов, особенно в южных регионах страны. Хотя в секторе доминирует в основном миндаль, фундук занимает второе место по годовому производству. В Каталонии насчитывается более 90 кооперативов, производящих орехи общей стоимостью более 75 миллионов евро, и сектор в значительной степени ориентирован на экспорт. Большинство кооперативов, производящих фундук, находятся в районе Таррагоны, согласно данным Каталонской федерации сельскохозяйственных кооперативов.
Надлежащие практики в обработке, упаковке и дистрибуции этого продукта имеют решающее значение для предотвращения потерь и обеспечения долгосрочного качества. В фундуке окисление содержащихся в нем ненасыщенных жирных кислот приводит к его прогорканию. Контакт с кислородом и воздействие света усиливают эти реакции.
«Это означает, что скорость окисления увеличивается, если орехи упакованы неправильно», - говорит Джокин Эзенарро, научный сотрудник кафедры аналитической и органической химии URV и ведущий автор исследования.
Имея это в виду, исследовательская группа разработала систему мониторинга окисления фундука, которая позволит производителям и торговцам определять его качество перед покупкой или продажей. Метод, разработанный Эзенарро, использует гиперспектральную камеру - устройство, способное определять состояние окисления по всей упаковке.
«Это спектрофотометр; он направляет луч света в каждую точку и предоставляет информацию о составе образца в зависимости от того, как он взаимодействует», - поясняет он.
Устройство использует инфракрасное излучение, длина волны которого больше, чем у видимого света, а частота ниже, чем у зеленого света , что делает его невидимым для человеческого глаза.
«Все органические молекулы поглощают инфракрасный свет: частоты, на которых они это делают, и интенсивность этого процесса варьируются в зависимости от их состава», - отмечает исследователь URV. Это позволяет идентифицировать орехи с химическими соединениями, которые появились в результате окисления.
В то время как спектрометры традиционно разрабатывались для изучения одной точки образца, гиперспектральные камеры меняют эту парадигму. Так же, как в обычной камере, где множество точек света - пикселей - составляют изображение, эти устройства определяют инфракрасный спектр всей поверхности. В данном случае это конкурентное преимущество, которое позволяет определить степень окисления целого мешка фундука, даже не вынимая его из мешка или пакета.
По словам Эзенарро, в аналитической химии наблюдается отход от деструктивных и трудоемких методов анализа. «Эти новые методы более экологичны; они не требуют реагентов и подготовки образцов; фактически, при использовании этого метода измерительному прибору даже не нужно контактировать с образцом», - поясняет он.
Корректное функционирование техники будет зависеть от таких переменных, как материал или толщина упаковки, которые могут влиять на инфракрасный спектр. Чтобы установить связь между электромагнитным спектром, захваченным камерой, и качеством - и степенью окисления - фундука, исследовательской группе пришлось откалибровать устройство.
Для этого они инкубировали фундук в течение 78 дней в различных условиях, некоторые из которых были более благоприятными для сохранения, чем другие. К ним относятся вакуумная упаковка, хранение в защитной азотной атмосфере, воздействие атмосферы и воздействие различной степени освещенности. С помощью этих данных они построили математическую модель, способную сравнивать аналитические данные образца с его статусом сохранения.
Новый метод позволил исследователям подтвердить, что основными причинами окисления фундука являются атмосфера, с которой он контактирует, и свет, которому он подвергается, а основной движущей силой процесса окисления является время хранения.
«Нам удалось доказать, что процесс вакуумной упаковки является наиболее эффективным и что воздействие света существенно влияет на стабильность продукта», - объясняет Эзенарро.
Несмотря на то, что было продемонстрировано, как на поверхности фундука происходят измеримые химические изменения из-за процессов окисления, команда хотела пойти дальше и протестировать технологию с привлечением сенсорного опыта потребителя.
По словам Эзенарро, цель здесь была в «проверке методологии; то есть, определении того, воспринимается ли то, что мы измеряем, также и людьми».
Результаты сенсорных тестов показали, что существует связь между данными, полученными с помощью спектроскопии, и сенсорными ощущениями людей: образцы, хранившиеся в контакте с атмосферой и подвергавшиеся воздействию света, были значительно более прогорклыми.
Новая тенденция к разработке методов контроля качества продукции без ее разрушения дает конкурентное преимущество компаниям во многих различных секторах. Фактически, в секторе орехов это поможет улучшить методы упаковки, системы хранения и дистрибуции и значительно сократить потери, предлагая при этом новые стандарты качества.
Хотя эта технология пока недоступна всем (необходимые инструменты могут стоить более 50 000 евро), начинают появляться системы, использующие процессы, очень похожие на тот, который разработала команда Эзенарро, способные различать горький и сладкий миндаль или виды пластика в цепочке переработки. По словам самого исследователя, «гиперспектральная камера останется с нами надолго».
Источник и фото: University of Rovira i Virgili.
