Исследователи использовали лазеры, генерирующие суперконтинуум (электромагнитное излучение со сверхшироким спектром), для анализа зерен ячменя. В последнее время использование этого вида лазеров значительно продвинулось вперед ввиду развития фотонно-кристалических оптических волокон.
— С таким лазером стало возможно быстро исследовать очень маленькие объекты. Суперконтинуум таким образом может использоваться для изучения целого зерна и отсеивания зерен, которые, к примеру, поражены грибком или насекомыми, или для сортировки зерен по их качествам и отбора оптимально подходящих, например, для хлебопечения, — говорит исследователь университета Копенгагена Тине Рингстед.
Измеряя каждое зерно, можно точно отслеживать отличия, которые естественным образом существуют между зернами с одного поля и даже из одного колоска. Быстрое и не разрушающее зерно измерение может быть использовано при выведении новых сортов или при промышленной сортировке зерна для повышения качества продукта.
Возможное применение – измерение содержание бета-глюкана, который считается полезным для здоровья – снижает холестерин, повышает насыщение, стабилизирует после еды уровень сахара и инсулина. Напротив, пивоварам высокое содержание бета-глюкана не нужно: он может забивать фильтры и создавать мутность в готовом пиве.
Ранее проводились измерения ячменной муки и измельченного зерна, но не было возможности изучать цельные зерна с использованием длинных волн ближнего инфракрасного диапазона, так как традиционный спектрометр не давал достаточно энергии.
— Высокая энергия суперконтинуума позволяет изучать целое зерно ячменя на нужной длине волны. При помощи анализа данных мы можем составить математическую модель, предсказывающую содержание бета-глюкана с порогом ошибки в 1,3%, — объясняет Рингстед. — Сортировка зерна предполагает, что можно отобрать зерна, подходящие для использования в хлебопечении, и зерна, идеальные для пива. Таким образом у вас будет два продукта более высокого качества – нужно только отсортировать зерна.
Она уверена, что анализ сырья при помощи суперконтинуума станет прорывом для индустрии продуктов питания, но для развития технологии потребуется несколько лет. В частности, потребуется создать устройство, которое позволит отсматривать сразу много зерна за один раз. По словам ученой, шведская компания BoMill уже разработала устройство, которое может пропускать 3 тонны зерна в час, но оно измеряет зерна с применением более коротких и менее информативных волн.
Измерение содержания бета-глюкана – это лишь один пример того, как можно использовать суперконтинуум в производстве продуктов и напитков. Ученые уже протестировали спектрометр с применением такого лазера, который можно использовать, например, в пивоварении или переработке молока, чтобы отслеживать продукт от начала до конца производственного процесса. Вдобавок, теоретически суперконтинуум можно использовать для быстрого измерения газов. В целом, спектроскопия в ближнем инфракрасном спектре позволяет измерять продукт чаще и менее инвазивно, по сравнению с привычным химическим анализом.
— Суперконтинуум дает еще больше возможностей для измерения свойств продуктов питания, что открывает потенциал повышения качества пищи в будущем, — говорит Рингстед.