Gellir cwblhau profion ansawdd bwyd sy'n draddodiadol yn cymryd oriau - neu ddyddiau - i'w perfformio yn y labordy nawr mewn ychydig funudau, heb yr angen i hyd yn oed gamu i ffwrdd o'r llinell gynhyrchu.
“Mae hwn yn newidiwr gemau i'r diwydiant. Mae’n caniatáu ichi fynd allan o’r labordy a phrofi yn y llinell gynhyrchu neu hyd yn oed yn y maes, ”meddai Luis Rodriguez-Saona, athro gwyddor bwyd a thechnoleg ym Mhrifysgol Talaith Ohio.
Am y 16 mlynedd diwethaf, mae'r gwyddonydd bwyd gyda Ohio State's Coleg y Gwyddorau Bwyd, Amaethyddol ac Amgylcheddol wedi bod yn archwilio'r defnydd o dechnoleg isgoch i bennu ansawdd cynhyrchion bwyd. Mae Rodriguez-Saona hefyd yn wyddonydd gyda Chanolfan Ymchwil a Datblygu Amaethyddol Ohio, cangen ymchwil y coleg.
O fewn y pedair blynedd diwethaf, mae sganwyr cludadwy wedi dod i'r amlwg ar y farchnad, ac mae ei waith coesau wedi bod yn amhrisiadwy wrth eu haddasu i anghenion y diwydiant bwyd.
“Gyda sudd tomato, gallwn edrych ar 12 nodwedd wahanol mewn llai na munud,” meddai Rodriguez-Saona. “Byddai hyn i gyd yn cymryd oriau lluosog, os nad dyddiau, i gasglu a phrofi un sampl yn y ffordd draddodiadol.”
Ymhlith cydweithrediadau eraill, am y pum mlynedd diwethaf mae Rodriguez-Saona wedi contractio gyda'r Cynghrair proseswyr bwyd California i brofi sudd tomato a phast tomato. California yn cynhyrchu mwy na 90 y cant o domatos wedi'u prosesu'r genedl a bron i hanner y tomatos wedi'u prosesu a dyfir ledled y byd.
“Mae’r llawdriniaeth yn anhygoel,” meddai Rodriguez-Saona. “Mae ganddyn nhw gymaint o linellau cynhyrchu, a bob awr maen nhw'n anfon samplau i'r labordy i fonitro ansawdd gwahanol sypiau.”
Mae angen profion o'r fath i sicrhau diogelwch ac ansawdd y sudd tomato, y mae llawer ohono'n mynd ymlaen i'w brosesu ymhellach i bast tomato a chynhyrchion eraill.
Ar hyn o bryd, mae'r diwydiant yn defnyddio'r dechnoleg i ategu monitro traddodiadol, ond gallai gwaith Rodriguez-Saona fod yn allweddol i gael cymeradwyaeth i'w ddefnyddio fel ei brif ddull profi. Hyd yn hyn, mae Rodriguez-Saona wedi cyhoeddi pump papurau gwyddonol ar ddefnyddio technoleg isgoch ar gyfer prosesu tomatos.
“Nawr, maen nhw'n cymryd samplau, yn dod â nhw i'r labordy sicrhau ansawdd, ac mae'n cymryd sawl awr i gwblhau rhai o'r profion. Mae angen personél medrus arnynt hefyd i wneud y gwaith hwn. Mae’n cymryd llawer o amser ac yn gostus.”
Os bydd y profion yn nodi unrhyw broblemau gyda'r cynnyrch, byddai angen i'r prosesydd ei werthu am bris gostyngol neu ei ailbrosesu.
“Ond gyda’r uned hon – mae mor fach, fel bocs bwyd – gallwch ddod â hwn i’r ffatri i wneud asesiadau amser real o ansawdd y cynnyrch, a gwneud newidiadau i’r prosesu ar unwaith yn lle aros i ganlyniadau’r labordy ddod yn ôl. .”
Yn ei astudiaethau, mae Rodriguez-Saona yn defnyddio synwyryddion isgoch a wneir gan ddatblygwyr blaenllaw, gan gynnwys Agilent Technologies a Thermo Fisher Scientific. Dyluniwyd yr offer golau isgoch cludadwy i ddechrau ar gyfer yr Adran Amddiffyn, yr Asiantaeth Gorfodi Cyffuriau a'r diwydiant fferyllol i nodi presenoldeb ffrwydron a chyffuriau anghyfreithlon ac i brofi deunydd fferyllol am nwyddau ffug. Mae rhai o'r sganwyr cludadwy mor fawr â blychau offer ac mae eraill yn rhai llaw.
“Ni yw’r rhai cyntaf i gael yr offerynnau hyn i edrych ar gymwysiadau yn y diwydiant bwyd,” meddai.
Mae'r broses ar gyfer profi yn dwyllodrus o syml: Mae sampl o'r cynnyrch, sy'n llai na phys, yn cael ei roi ar y sganiwr neu'n cael ei sganio gyda'r sbectromedr llaw. Mae golau isgoch yn targedu grwpiau gweithredol penodol yn y moleciwlau sy'n rhan o'r bwyd; mae moleciwlau gwahanol yn amsugno'r golau ar amleddau gwahanol.
“Mae hyn yn cynhyrchu sbectrwm, sy’n seiliedig ar yr amsugno golau hwnnw,” meddai Rodriguez-Saona. “Rydym yn rhoi’r sbectrwm hwnnw i ddadansoddiad aml-amrywedd i nodi’r wybodaeth yr ydym yn chwilio amdani.
“Rwy’n cyfateb y sbectrwm i lun panoramig. Mae'n cynnwys llawer o wybodaeth, ond i ddod o hyd i'r wybodaeth yr ydych yn chwilio amdani, mae angen i chi ei hastudio'n agos. Mae'r dadansoddiad aml-amrywedd yn debyg i chwyddwydr sy'n eich galluogi i wneud hynny, gan ddefnyddio cemometreg i nodi signal penodol sy'n gysylltiedig â moleciwl penodol.
“Yn y bôn, mae fel dod o hyd i Waldo.”
Mae Rodriguez-Saona wedi datblygu'r algorithmau i'r sganwyr eu defnyddio i ganfod gwahanol agweddau ar yr eitemau bwyd, a'i astudiaethau gwirio bod y canlyniadau ar yr un lefel â'r rhai o brofion labordy traddodiadol. Mae priodoleddau bwyd a brofir mewn tomatos wedi'u prosesu yn canolbwyntio ar gysondeb, gwead a blas, gan gynnwys solidau hydawdd, pH, asidedd, gludedd, siwgrau ac asidau organig.
Yn ogystal â'r gwaith tomato wedi'i brosesu, mae Rodriguez-Saona a'i dîm o fyfyrwyr graddedig wedi astudio gwahanol nodweddion sglodion tatws, gan gynnwys asesiad o ansawdd olew a presenoldeb acrylamid.
Mae ansawdd olew yn broblem, gan fod olewau a brasterau bwytadwy yn un o'r rhain bwydydd mwyaf ffug yn y diwydiant, ac mae dulliau traddodiadol o'u profi yn cymryd llawer o amser, yn gymhleth ac yn gostus ac yn cynhyrchu llawer iawn o wastraff, meddai Rodriguez-Saona. Ym mis Gorffennaf, mae'n cymedroli sesiwn, Difwyno â Chymhelliant Economaidd: Heriau ac Arloesi wrth Ganfod Twyll Bwyd, yng nghyfarfod blynyddol Sefydliad y Technolegwyr Bwyd yn Chicago, a bydd yn cyflwyno ar dechnolegau cludadwy i sgrinio ar gyfer godinebwyr bwyd.
Presenoldeb acrylamid mewn sglodion tatws a mathau eraill o datws wedi'u ffrio ar dymheredd uchel wedi bod yn broblem ers tro yn y diwydiant, ac yn 2010, fe wnaeth y Cyd-sefydliad Bwyd ac Amaethyddiaeth a phwyllgor o Sefydliad Iechyd y Byd ei enwi yn bryder iechyd dynol. Ond mae'r offer sydd ei angen i brofi am acrylamid yn gost-waharddedig i'r mwyafrif o gwmnïau redeg profion ar eu pen eu hunain, a gall anfon samplau i labordy trydydd parti gymryd wythnosau i gael canlyniadau, meddai.
“Ar hyn o bryd dim ond yng Nghaliffornia y mae lefelau acrylamid yn cael eu rheoleiddio fel rhan o Gynnig 65, a elwir yn swyddogol fel y Deddf Gorfodi Dwr Yfed Diogel a Gwenwynig 1986, ond rwyf wedi bod yn siarad llawer gyda chwmnïau ac maent am ddod o hyd i ffordd gost-effeithiol o fesur ar ei gyfer. Felly, rydym yn gweithio i ddatblygu hynny.”
Mae Rodriguez-Saona hefyd yn gwneud cais am gyllid gan Adran Amaethyddiaeth yr UD.
“Ar hyn o bryd, rydyn ni'n gweithio gyda chwmnïau ac yn datblygu algorithmau sy'n cyd-fynd â'u cymwysiadau unigryw. Ond gyda chyllid USDA, byddem yn gallu gweithio ar rai o’r problemau mawr hyn, fel acrylamid neu lygru, a datblygu algorithmau i gynnal profion isgoch ar fwydydd a fyddai ar gael i unrhyw un.”
Gall gweithgynhyrchwyr bwyd yn Ohio a mannau eraill sydd â diddordeb mewn dysgu mwy am y dechnoleg gysylltu â Rodriguez-Saona trwy e-bost yn rodriguez-saona.1@osu.edu neu ffoniwch 614-292-3339.