パデュー大学、新技術で食品偽装を暴く

August, 24, 2023, West Lafyette--手作りの食品、Swiss Gruyère、有機バニラ抽出物、イタリア産ハムに大金を払うとき、支払に相当するものを受け取っているのだろうか。世界の食品偽装は、年に400万ドルと推定されている。パデュー大学研究者が食品の“fingerprint”技術に取り組んでいる問題である。つまり、同じ材料でできているが、産地が異なる食品を区別できる高感度技術である。

パデュー大学、コンピュータライフサイエンス研究教授、Bartek Rajwaとチームは、特許申請中の2パートプロセスを開発している。これは、食品サンプルの原子組成と化学構造についての情報を提供する。構成要素、調整剤、可能性として、原産地を特定できる。

単独の方法として最初のステップを利用するテストからの公表結果は、イミテーションバニラ香料と本当のバニラ抽出物の区別で99%の正確さだった。また欧州チープブランド“Gruyère”対ウイスコンシン製のGruyère風チーズの特定で90%の正確さだった。今年初め、Rajwaは、SPIE Sensing for Agriculture and Food Quality and Safety XVでより高度な2パートプロセスを紹介した。

生物学的分析技術の専門家、Rajwaは、食品の細菌汚染を認識するシステムの開発の一貫で、食品証明分野に偶然出くわした。

「食品科学会議で、その分野のリーダーの話を聞き始めて、その時、問題の大きさを認識した。ほとんど気づかれない膨大な犯罪企業を問題にしている。ほとんどの場合、唯一の被害は､プレミアム料金を支払い、低品質の製品を手にすることであるが、深刻な害となる場合もある」。

多くの分光法が、質量分光法、蛍光分光法、液体クロマトグラフィを含め、食品の特定に使用されている。しかし、Rajwaによると、既存の方法は、だれでもできるものは何もなく、ほとんどが難しくて高価であるので、イノベーション余地は十分にある。

その問題に応えるために、Rajwaとパデー大学の協力者、J. Paul Robinson and Euiwon Baeはレーザ誘起ブレイクダウン分光法(LIBS)に眼を向けた。これは材料科学や冶金での利用には、よく発達した方法であるが、食品科学では一般に利用されていない。LIBSは、ハイパワーレーザを使いサンプル表面に微小なプラズマプリュームを作る。プラズマからの様々な光波長の強度は、サンプルの含有物を構成する要素のタイプと比率を提供する。また、その構造についての貴重な情報さえ提供する。LIBSは、固有のデジタルスペクトルを作る、これはRajwaのチームが研究のために開発したMLアプローチで、処理してテストされた食品の身元(ID)を検証するために使える。

Foods誌の論文で研究チームは、Alpineスタイルチーズ、コーヒー、バニラ抽出物、バルサミコ酢、またナツメグ、胡椒、ターメリックのような香辛料のサンプルをテストした。多くの食品にとって、同方法は極めて正確であり、安価なポーダフルハンドヘルドLIBS装置を使っていても正確である。しかし、Alpineスタイルチーズ、のような、複雑な食品には、LIBS装置は十分でない。

チーズやハムのうな複雑な食品の起源の検証に役立つ付加情報のために、同氏は、ラマン分光学を使って第2ステップに取り組んでいる。これは、食品内の殺虫剤、殺菌剤あるいは抗生物質など、特定の有機分子を同定することができる。

「ある意味、それらは、この補完的ペアを形成する。ある法が検出できないことを他方ができる。LIBSは、各原子の量を提供する、またラマンは、それらがどう組織されているかを示す」。

SPIE会議で、Rajwaは、単独法で、LIBSに対する精度改善を示す2ｰPART法によるデータを紹介した。最終結果は、まだ公表されていない。

(詳細は、https://www.purdue.edu)