Onderzoekers van het Department of Food Science (FOOD) van de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken zijn de eersten ter wereld die hele granen met lange nabij-infrarode golflengten hebben geanalyseerd met behulp van een nieuw type lichtbron. de supercontinuümlaser. Het onderzoek is van belang voor onze kennis van voedselingrediënten en kan, bijvoorbeeld, uiteindelijk leiden tot een betere kwaliteit van brood en bier.

technologisch, de supercontinuümlaser heeft sinds de eeuwwisseling een uitgebreide ontwikkeling doorgemaakt door de ontwikkeling van de fotonische kristalvezels waarop de laser is gebaseerd. Het project Light &Food onderzoekt, onder andere, hoe je deze superkrachtige laser gebruikt om voedsel te analyseren.

"De supercontinuümlaser heeft het mogelijk gemaakt om zeer kleine objecten snel en met hoge energie te meten. Een supercontinuüminstrument kan daarom potentieel worden gebruikt om hele granen te meten en zo korrels te vinden met, bijvoorbeeld, schimmel- of insectenaanvallen, of om granen te sorteren door te bakken, gezondheids- of kwaliteitsparameters, " zegt Tine Ringsted, een postdoc bij de afdeling Voedingswetenschappen van de Universiteit van Kopenhagen.

Door elke korrel te meten, kunt u nauwkeuriger de variatie waarnemen die van nature bestaat tussen granen van hetzelfde veld en zelfs van hetzelfde stro. De niet-destructieve en snelle meting van individuele granen kan daarom worden gebruikt in de plantenveredeling om gewenste eigenschappen te vinden of bij industriële graansortering om de kwaliteit te verhogen. Een mogelijke industriële toepassing zou het meten van het gehalte aan bèta-glucaan van voedingsvezels kunnen zijn. Bèta-glucaan in gerst en vooral haver heeft gezondheidsbevorderende eigenschappen zoals verlaging van serumcholesterol, verhoogde verzadiging en stabilisatie van de bloedsuikerspiegel en insulinespiegels na de maaltijd. Omgekeerd, in de brouwerij-industrie, ze zijn niet geïnteresseerd in hoge concentraties bèta-glucaan, omdat het filters kan verstoppen en een troebel neerslag in het afgewerkte bier kan creëren dat "grootmoeders hoest" wordt genoemd.

Metingen op gerstemeel en gerstschijven hebben eerder enkele informatierijke golflengten aangetoond, maar het was niet mogelijk om door de gerstkorrels heen te meten bij deze lange nabij-infrarode golflengten omdat er niet genoeg energie was van de traditionele spectrometerlamp.

"De gecollimeerde lichtstraal van de supercontinuümlaser met hoge energie betekende dat we door de hele gerstkorrel konden meten bij de informatierijke golflengten. Door multivariate data-analyse (chemometrie) te gebruiken, konden we een wiskundig regressiemodel genereren dat het bèta-glucaangehalte van 3,0-16,8 % in gerstkorrels met een foutenmarge van 1,3 % bèta-glucaan, " legt Tine Ringsted uit.

Lasergebaseerd sorteren van zaden verhoogt de waarde van bier en brood

"Een zaadsortering betekent dat je sommige granen kunt verkrijgen die gezondheidsbevorderende eigenschappen hebben voor gebruik in brood, bijvoorbeeld, en wat granen die extra goed zijn voor bier. Dit geeft beide producten een hogere waarde zonder iets te doen, maar het sorteren van de granen, " zegt Tine Ringsted, die gelooft dat voedselanalyse met supercontinuümlasers een nieuwe doorbraak zal worden in de voedingsindustrie, maar dat het enkele jaren zal duren omdat de ontwikkeling in hoge mate gebaseerd is op interdisciplinair onderzoek, waar behoeften en technologie op elkaar moeten aansluiten.

"Het is één ding, bijvoorbeeld, een instrument hebben dat zeer snel kan meten en nauwkeurige antwoorden kan geven, maar om het praktisch te maken, je moet ook een monsterhouder hebben waarmee je in korte tijd een groot aantal korrels kunt afmeten, " legt Tine Ringsted uit, eraan toevoegend dat er al een Zweeds bedrijf is (BoMill), die een monsterhouder heeft ontwikkeld die drie ton granen per uur kan verwerken, maar ze meten de korrels op kortere en minder informatieve golflengten.

Goede toekomstperspectieven

Het meten van bèta-glucaan in gerstkorrels is slechts één voorbeeld van hoe een supercontinuümlaser kan worden gebruikt. Naast enkele korrelmetingen, het Light &Food-project heeft ook de supercontinuum-laser onderzocht die wordt gebruikt in een nieuwe robuuste spectrometer die mogelijk veel plaatsen in een voedselproductiesysteem kan meten. Bijvoorbeeld, dit kan worden gebruikt in de zuivel- of brouwerij-industrie om een ​​product van begin tot eind te volgen. In aanvulling, er is een theoretisch potentieel voor het gebruik van de supercontinuümlaser voor snelle metingen van gassen - bijvoorbeeld aromaverbindingen of ethyleen die werken als een gasvormig plantenhormoon uit rijpende vruchten.

Algemeen, nabij-infraroodspectroscopie maakt het mogelijk om vaker en niet-destructief te meten in vergelijking met traditionele natchemische analyses.

"Een supercontinuümlaser biedt nog meer mogelijkheden voor voedselmetingen, het biedt dus een groot potentieel om de kwaliteit van ons voedsel in de toekomst te verbeteren, ' zegt Tine Ringsted.