De eerste snelle, nauwkeurig, niet-destructieve en draagbare manier om producten te scannen op voedingsstoffen is aangetoond door een team van Texas A&M AgriLife Research-wetenschappers. Dezelfde scan kan ook ziekten in levende planten identificeren voordat er zichtbare symptomen optreden.

De resultaten zijn in september gepubliceerd in het chemietijdschrift ACS Omega , in een artikel getiteld "Snel en niet-invasief typeren en beoordelen van de voedingswaarde van maïskorrels met behulp van een draagbare Raman-spectrometer." Het team werd geleid door Dmitry Kurouski, doctoraat, assistent-professor biochemie en biofysica aan het Texas A&M University College of Agriculture and Life Sciences.

"De methode zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt om snel de economische waarde van graan in een veld of graanelevator te schatten, of het zetmeelgehalte van graan voorspellen, " zei Kurouski. "Dit zou de economie voor boeren en consumenten kunnen veranderen."

Kurouski en zijn team hebben maïskorrels en planten gescand met Raman-spectroscopie, die meet hoe moleculen onschadelijk laserlicht verstrooien. Een draagbare spectrometer ter grootte van een keukenweegschaal werd gebruikt om zes verschillende rode of gele maïskorrels te scannen. Elke scan duurde ongeveer een seconde en leverde gegevens op om eiwitniveaus te berekenen, koolhydraten, vezels en carotenoïden in elke korrel. Gevestigde methoden voor nutriëntenanalyse, die ofwel minder nauwkeurig of tijdrovender zijn dan de methode van het team, of monsters vernietigen—bevestigde de resultaten.

"Dat is groot, " zei Kurouski. "Als het gaat om persoonlijke voeding, als ik deze technologie heb, kan ik voedsel scannen dat ik consumeer, ter plekke de voedingswaarde bepalen."

De onderzoekers gebruikten vervolgens hetzelfde hulpmiddel om de lichtverstrooiende handtekeningen van maïsplanten die in een veld groeiden, te scannen om de verschillende variëteiten te identificeren. Maïs was in 2019 de grootste oogst van het land, volgens het Amerikaanse ministerie van landbouw, en het identificeren van maïsvariëteiten in het veld zou nuttig zijn voor zowel plantenveredelaars als boeren. Andere potentiële toepassingen van de techniek zijn er in overvloed in de voedselproductie. In een in mei gepubliceerde studie het team diagnosticeerde de verwoestende citrusvergroeningsziekte door veelbetekenende tekens in plantstructuren te observeren maanden voordat er zichtbare symptomen verschenen.

Kurouski werd geïnspireerd om Raman-spectroscopie toe te passen in de landbouw nadat hij met boeren had gesproken. Direct, Er zijn twee soorten precisietechnologieën beschikbaar om problemen in een gewas te identificeren:satellietbeeldvorming en moleculaire biologie. Beide hebben ernstige nadelen. Beeldvorming is niet specifiek genoeg:het kan detecteren dat gewassen geel worden, maar niet de reden waarom. Moleculaire biologie kan een probleem nauwkeurig diagnosticeren, maar vereist experts om monsters voor te bereiden, wat gemakkelijk tienduizenden dollars kost voor landbouwtoepassingen. Vanwege de nadelen, boeren hebben de neiging om deze technologieën te negeren, zei Kurouski.

"Van praten met boeren, Ik begreep wat ze wilden:geen monstervoorbereiding, snel omdraaien, en ten minste 70%-80% nauwkeurigheid, " zei Kurouski. "Ik realiseerde me dat Raman-spectroscopie aan al deze vereisten kon voldoen."

Kurouski's laboratoriumleden zijn van plan om samen te werken met industriële partners om de techniek te commercialiseren, zodat deze breed kan worden toegepast als een hulpmiddel voor boeren, veredelaars en consumenten.