Forskare från Institutionen för livsmedelsvetenskap (FOOD) vid Köpenhamns universitet i Danmark är de första i världen som har analyserat fullkorn med långa nära-infraröda våglängder med hjälp av en ny typ av ljuskälla, superkontinuumlasern. Forskningen har betydelse för vår kunskap om livsmedelsingredienser och kan, till exempel, så småningom leda till bättre kvalitet på bröd och öl.

Tekniskt sett superkontinuumlasern har genomgått en omfattande utveckling sedan sekelskiftet på grund av utvecklingen av de fotoniska kristallfibrerna som lasern bygger på. Projektet Light &Food undersöker, bland annat, hur man använder denna superkraftfulla laser för att analysera mat.

"Superkontinuumlasern har gjort det möjligt att mäta mycket små föremål snabbt och med hög energi. Ett superkontinuuminstrument kan därför potentiellt användas för att mäta fullkorn och därmed hitta korn med, till exempel, svamp- eller insektsattacker, eller för att sortera korn genom att baka, hälso- eller kvalitetsparametrar, säger Tine Ringsted, en postdoktor vid Institutionen för livsmedelsvetenskap vid Köpenhamns universitet.

Genom att mäta varje spannmål kan du mer exakt observera variationen som naturligt finns bland korn från samma åker och till och med från samma halm. Den icke-destruktiva och snabba mätningen av enskilda korn kan därför användas i växtförädling för att hitta önskvärda egenskaper eller vid industriell spannmålssortering för att öka kvaliteten. En möjlig industriell tillämpning kan vara att mäta innehållet i kostfibern beta-glukan. Betaglukan i korn och speciellt havre har hälsofrämjande egenskaper som sänkning av serumkolesterol, ökad mättnad och stabilisering av blodsocker och insulinnivåer efter måltider. Omvänt, inom bryggeribranschen, de är inte intresserade av höga koncentrationer av beta-glukan, eftersom det kan täppa till filter och skapa en grumlig fällning i det färdiga ölet som kallas "mormors hosta".

Mätningar på kornmjöl och kornskivor har tidigare visat viss informationrik våglängd, men det har inte varit möjligt att mäta genom kornkornen vid dessa långa nära-infraröda våglängder på grund av att den inte har tillräckligt med energi från den traditionella spektrometerlampan.

"Superkontinuumlaserens kollimerade ljusstråle med hög energi innebar att vi kunde mäta igenom hela kornkornet vid de informationsrika våglängderna. Genom att använda multivariat dataanalys (kemometri) kunde vi generera en matematisk regressionsmodell som kunde förutsäga beta-glukaninnehåll från 3,0-16,8 % i korn med en felmarginal på 1,3 % beta-glukan, ”förklarar Tine Ringsted.

Laserbaserad utsädesortering ökar värdet av öl och bröd

"En utsädning kommer att innebära att du kan få några korn som har hälsofrämjande egenskaper för användning i bröd, till exempel, och några spannmål som är extra goda till öl. Detta kommer att ge båda produkterna ett högre värde utan att göra någonting, men sortera kornen, säger Tine Ringsted, som tror att livsmedelsanalys med superkontinuumlasrar kommer att bli ett nytt genombrott inom livsmedelsindustrin, men att det kommer att ta några år eftersom utvecklingen i hög grad bygger på tvärvetenskaplig forskning, där behov och teknik måste passa ihop.

"Det är en sak, till exempel, att ha ett instrument som kan mäta mycket snabbt och ge exakta svar, men för att det ska vara praktiskt, du måste också ha en provhållare som gör att du kan mäta ett stort antal korn på kort tid, "förklarar Tine Ringsted, tillägger att det redan finns ett svenskt företag (BoMill), som har utvecklat en provhållare som kan hantera tre ton korn per timme, men de mäter kornen vid kortare och mindre informativa våglängder.

Bra framtidsperspektiv

Mätning av beta-glukan i kornkorn är bara ett exempel på hur en superkontinuumlaser kan användas. Förutom enkorniga mätningar, Light &Food -projektet har också undersökt superkontinuumlasern som används i en ny robust spektrometer som potentiellt kan mäta många platser i ett livsmedelsproduktionssystem. Till exempel, detta kan användas inom mejeri- eller bryggindustrin för att följa en produkt från början till slut. Dessutom, det finns en teoretisk potential för att använda superkontinuumlasern för snabba mätningar av gaser - t.ex. aromföreningar eller eten som fungerar som ett gasformigt växthormon från mogna frukter.

Övergripande, nära-infrarött spektroskopi möjliggör mätning oftare och icke-destruktivt jämfört med traditionella våtkemiska analyser.

"En superkontinuumlaser ger ännu fler alternativ för matmätningar, så det erbjuder stor potential för att förbättra kvaliteten på vår mat i framtiden, säger Tine Ringsted.