パデュー州の研究者が新しい指紋技術で食品偽装に取り組む

2023 年 8 月 3 日

スイスのグリュイエールチーズ、オーガニックバニラエキス、イタリアの生ハムなど、職人の手作りの食品に大金を投じたとき、支払った金額に見合う価値はありましたか? 世界的な食品偽装の推定額は年間400億ドルに達すると推定されており、パデュー大学の研究者らはこの問題に、同じ材料で作られた、しかし異なる場所で作られた食品を区別するのに十分な高感度の食品「フィンガープリント」技術を使って取り組んでいる。

米国食品医薬品局が正式に「経済的動機による異物混入」と呼んでいる食品偽装は、オリーブオイルを植物油で割ったり、すりつぶした植物の茎でサフランを増量したりするなど、メーカーが安価な原材料をより価値のある原材料に置き換えたときに発生します。 食品は世界的なサプライチェーンのどこでも改ざんされる可能性があるため、逮捕するのは難しい犯罪です。 不誠実な業者が、ヒマラヤ海塩やサンマルツァーノトマトなど、類似の製品をより高価な製品と単純に交換する場合、信頼性を確保することはさらに困難になります。

「洞窟で2年間熟成させたポルトガル産の放し飼いハムと、ウォルマートで買うハムの違いを考えてみてください」とパデュー大学の計算生命科学研究教授、バーテック・ラジワ氏は言う。 「どちらも豚の肉で、原材料は同じですが、味、匂い、食感は大きく異なります。これらを区別するには、それらの特徴を定量的に分析できるシステムが必要です。これは大きな課題です。」

Rajwa 氏と彼のチームは、食品サンプルの原子組成と化学構造に関する情報を提供する、特許出願中の 2 部構成のプロセスを開発中です。これにより、成分、調理方法、そして場合によっては原産地を正確に特定することができます。

独立した方法として最初のステップを使用したテストの公表された結果は、模造バニラ香料と本物のバニラエキスを99％正確に区別し、「グリュイエール」ブランドのヨーロッパ産チーズとウィスコンシン州で生産されたグリュイエールスタイルのチーズを約90％正確に識別した。 。 今年初め、Rajwa 氏は、光光学計測技術者協会の農業および食品の品質と安全性のセンシング XV カンファレンスで、より洗練された 2 部構成のプロセスを発表しました。

生物学的分析技術の専門家であるラジワ氏は、食品の細菌汚染を認識するシステムを開発する仕事の一環として、食品認証の分野に出会いました。

「私は食品科学の会議に出席し、この分野のリーダーの話を聞き始めました。そしてその時、問題の大きさに気づきました」とラジワ氏は語った。 「私たちが話しているのは、ほとんど気づかれない巨大な犯罪事業です。ほとんどの場合、唯一の害は、プレミアムを支払って低品質の製品を入手することですが、場合によっては深刻な害を引き起こす可能性があります。 」

食品の識別には、質量分析、蛍光分光法、液体クロマトグラフィーなどの多くの分光法が使用されています。 しかし、ラジワ氏は、既存の方法はどれも確実なものではなく、ほとんどが難しくて高価であるため、この分野にはイノベーションの余地が十分に残されていると述べた。

この課題に対処するために、ラジワとパーデューの共同研究者である J. ポール ロビンソンとウィウォン ペは、レーザー誘起破壊分光法に注目しました。これは、材料科学や冶金学で使用するためによく開発された方法ですが、食品科学では一般的に使用されていません。 LIBS は、高出力レーザーを使用して、サンプルの表面に小さなプラズマのプルームを生成します。 プラズマによって放出されるさまざまな波長の光の強度は、サンプル内の成分を構成する元素の種類と割合を示し、さらにその組織に関する貴重な情報も提供します。 LIBS は独自のデジタル スペクトルを作成し、Rajwa のチームがこのタスクのために開発した機械学習アプローチを使用して、検査された食品の身元を確認するために使用できる指紋に処理されます。

Foods に掲載された論文の中で、研究チームはアルプス風チーズ、コーヒー、バニラエキス、バルサミコ酢、ナツメグ、コショウ、ターメリックなどのスパイスのいくつかのサンプルをテストしました。 多くの食品では、安価なポータブル ハンドヘルド LIBS 機器を使用した場合でも、この方法は非常に正確でした。 しかし、アルプス風チーズのような、より複雑な食品の場合、LIBS スペクトルでは十分ではないとラジワ氏は言います。