Molecular Spectroscopy Compendium - Ensure food quality, production, and safety

Význam tématu

V éře globalizované výroby a distribuce potravin roste potřeba spolehlivého ověřování původu, složení a bezpečnosti potravinářských surovin. Molekulární spektroskopie (FTIR, UV-Vis, fluorescence) nabízí rychlé, neinvazivní a citlivé analytické metody pro detekci a kvantifikaci cílových i nekřížových látek ve složitých matricích. Díky přenosným i kompaktním spektrometrům lze kontroly provádět nejen ve špičkových laboratořích, ale i přímo v terénu, modernizovat procesy QA/QC a minimalizovat čas i náklady na analýzu.

Cíle a přehled studie / článku

Kompendium předkládá přehled současných a rozvíjejících se aplikací molekulární spektroskopie v potravinářství. Představuje rodinu instrumentů Agilent pro FTIR (handheld, portable, benchtop), UV-Vis a fluorescence, dále popisuje konkrétní případové studie: autentifikaci jedlých ptačích hnízd, screening kvality rajčat, QA/QC prášků (mléčných, moučných, cukerných, čajových), detekci adulterantů a pesticidů, stanovení akrylamidu v bramborových lupíncích a ORAC test antioxidantů v lidské krvi.

Použitá metodika a instrumentace

Pro všechny studie byla klíčová kombinace výkonných spektrometrů a kompatibilního softwaru:

• FTIR instrumenty Agilent 4100 ExoScan, 4200 FlexScan, 4500, 5500 FTIR a Cary 630 benchtop – techniky ATR, DialPath a diffuse reflectance pro pevné i kapalné vzorky
• UV-Vis spektrofotometr Agilent Cary 60 pro absorbanci a kolorimetrické testy
• Fluorescenční spektro­metr Agilent Cary Eclipse pro kinetické a ORAC měření
• Agilent MicroLab FTIR software pro snadné ovládání, on-board metody a knihovny spekter
• Multivariační analýza (PLS regresní modely) pro kvantitativní stanovení komponent

Hlavní výsledky a diskuse

FTIR spektroskopie prokázala schopnost rozeznat a kvantifikovat nízké koncentrace adulterantů (voda, soli, cukry, konservanty) v jedlých hnízdech a mléce, ověřit kvalitu rajčat (obsah Brix, pH, mastných kyselin, cukrů) v terénních podmínkách, provést QA/QC prášků z mléka, obilovin, mouk a čajů bez přípravy vzorku. Portable a handheld FTIR analyzátory identifikovaly falešné pesticidy a měřily obsah akrylamidu v lupíncích srovnatelně s referenčními metodami. UV-Vis a fluorescence přístroje Cary 60 a Eclipse nabídly přesné stanovení antioxidantů v séru pomocí ORAC assay.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace spektroskopické QA/QC přináší:

• Okamžitou verifikaci surovin ve všech fázích dodavatelského řetězce
• Odhalení kontaminací a padělků před jejich zpracováním
• Snížení nákladů a doby analýz oproti tradičním chromatografickým metodám
• Zvýšení reprodukovatelnosti a bezpečnosti potravin

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metody o kombinaci FTIR a pokročilých algoritmů strojového učení pro ne-cílený screening, integraci přístrojů do online výrobních linek a jejich využití ve větší šíři potravinářských segmentů (masné výrobky, mořské plody, balená zelenina). Další rozvoj přinese miniaturizace detektorů a automatizace analýzy.

Závěr

Molekulární spektroskopie ve spojení s přenosnými instrumenty Agilent a intuitivním softwarem představuje spolehlivý a ekonomický nástroj pro moderní potravinářské QA/QC. Umožňuje rychlé ověření identity, kvantifikaci cílových látek i screening neznámých kontaminantů přímo v terénu nebo výrobních prostorech.

Reference

• Set J. Fast, Effective Evaluation of Edible Bird Nests Using the Handheld Agilent 4100 ExoScan FTIR.
• Sayajon G.F. et al. In Situ Screening of Quality Traits in Tomato Cultivars Using the Handheld 4200 FlexScan FTIR.
• Farooq Z., Ismail A.A. QA/QC of Dairy Powders Using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR Analyzer.
• Farooq Z., Ismail A.A. QA/QC of Flour Powders Using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR Analyzer.
• Farooq Z., Ismail A.A. QA/QC of Sugars Using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR Analyzer.
• Farooq Z., Ismail A.A. QA/QC of Tea Using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR Analyzer.
• Rein A., Rodriguez-Saona L. Screening and Measurement of Adulterant Levels in Bovine Milk by Mid FTIR.
• Richard S., Rein A. Pesticide Authentication by Portable FTIR Spectroscopy.
• Rein A., Rodriguez-Saona L. Measurement of Acrylamide in Potato Chips by Portable FTIR Analyzers.
• Fyfe D. Determination of Antioxidant Capacity in Human Serum Using the Agilent Cary Eclipse ORAC Assay.