Descrierea proiectului

  Extinderea populatiei, necesitatea unui volum tot mai mare de produse alimentare pe o piata dinamica si in continua dezvoltare, la un pret competitiv in conditiile penuriei de resurse, de apa si a pretului prohibitiv al energiei, corelata cu politicile nationale si locale de valorizare sustenabila a mediului natural si industrial, este contextul general in care proiectul de cercetare isi propune sa aduca contributii cu un clar beneficiu social. Construirea la nivel european a unei bio-economii bazate pe cunoastere prin asocierea actorilor din domeniul stiintei, tehnologiei, industriei si comertului, cresterea cererii de produse alimentare sigure, sanatoase, calitativ superioare, naturale, si de tehnologii de productie si tehnici de testare sustenabile si scaderea riscului de imbolnavire a populatiei, reprezinta prioritati strategice pentru programul cadru FP7.
Tema propusa se inscrie cu succes in acest context, deoarece poate aduce contributii importante in domeniul identificarii imediate de compusi cu grad potential de risc din produsele alimentare, respectiv poate conduce la îmbunătăţirea calităţii şi siguranţei alimentelor (in contextul ISO17025), prin dezvoltarea de noi metode de analiza, comparative, rapide, neinvazive si nedistructive, destinate atat la nivel de laborator, cat si adaptabile pentru monitorizarea on-line si pentru trasabilitatea in cadrul lantului alimentar.
Iradierea produselor alimentare reprezintă folosirea energiei ionizante pentru a trata alimentele, ambalate sau ne-ambalate, in ultimii ani fiind preferate acceleratoarele de electroni sau razele X.  Doza de radiatie este cantitatea de energie radiantă absorbită de aliment în cadrul procesării, fiind informativ de: 0.5-1.5 kGy pentru mărirea duratei de depozitare a fructelor, 1.5-4.5 kGy pentru controlul bacteriilor dăunătoare din carnea proaspătă,  0.5-2 kGy pentru intârzierea coacerii etc. În prezent, peste 30 de ţări au aprobat folosirea iradierii pentru aproximativ 40 de tipuri de produse alimentare, care includ fructele, legumele, condimentele, cerealele, fructele de mare, carnea. Mai mult de 1 milion de tone de alimente sunt iradiate în întreaga lume în fiecare an, iar cantitatea creste de la an la an, ca si doza de iradiere, datorita cresterii rezistentei daunatorilor. Necesitatea iradierii este explicata de pierderile economice, care sunt estimate între  5 şi 17 miliarde de dolari anual numai în Europa şi SUA. Chiar daca iradierea poate creste durata de valabilitate a produselor alimentare si substitui cu succes aditivii anorganici tip nitrati si nitriti, pesticidele chimice dintre care unele sunt foarte dăunătoare pentru mediul înconjurător (ex. bromura de metil), cu efecte foarte nocive asupra sanatatii populatiei, se impun norme stricte vizand gradul de iradiere, si tendinta de suprairadiere, care este greu de controlat.
Pe măsură ce economia se globalizează, produsele alimentare trebuie să îndeplinească standarde înalte de calitate şi garanţie pentru a fi exportate, dar cererea mare de produse alimentare si analizele clasice de laborator foarte costisitoare fac ca multe dintre produsele care sunt in circuit sa fie omise de la un control riguros, mai ales la vama. Un factor ingrijorator actual il constituie creşterea numarului de imbolnaviri si decese datorate bolilor transmise prin alimentatie, de la simplele boli diareice la otraviri grave, datorate falsificarii produselor alimentare.
Factorii de risc potential, care pot fi diminuati pe baza de analize comparative:

• scaderea continua a calitatii produselor alimentare - ingredienti de slaba calitate
• falsificarea marcilor originale, datorata greutatilor logistice de atestare a originii
• introducerea necontrolata de aditivi pentru cresterea duratei de valabilitate
• introducerea de inlocuitori chimici a unor ingredienti naturali, peste limita care confera produselor gradul de nutritie cerut, sau pericliteaza sanatatea pe termen lung
• iradierea necontrolata a alimentelor pentru cresterea duratei de valabilitate
• falsificarea datelor de valabilitate in cazul produselor la limita expirarii, sau deja alterate din motive diverse, pentru re-utilizarea acestora ca materie prima ‚noua’ in cadrul altor alimente procesate.

In toate aceste cazuri, o metoda rapida, nedistructiva, neinvaziva si comparativa, complementara la lentele si foarte costisitoarele metode chimice actuale (in contextul ISO17025) este deosebit de necesara. Astfel de metode pot lucra pe principiul economic al ‘threshold-ului’ (a valorii limite admise), fiind vizat un numar limitat de componenti cu factor crescut de risc, si ducind imediat la decaderea respectivelor produse alimentare de la import, vanzare sau consum, fara a mai fi necesara evaluarea de precizie a compozitiei.
O solutie in acest sens este reprezentata de evaluarea dielectrica a produselor alimentare.
Ca instrument de referinta a masurarilor dielectrice avansate, spectroscopia dielectrica de banda larga a capatat un exceptional avint in ultimii 10 ani, datorita domeniilor absolut inedite in care poate fi folosita, dar si a performantelor exceptionale date de noile dezvoltari in electronica (noile instrumente dielectrice au permis realizarea de masurari automate in intreaga scala, de la frecvente ultra joase pana la domeniul GHz), dar si de includere a unor pachete software avansate de achizitie, prelucrare, analiza si modelare a datelor experimentale, in corelatie directa cu structura si tehnologia materialelor studiate, un exemplu consistent in acest sens fiind cercetarile desfasurate de Runt si Fitzgerald, SUA, incepute in 1997-1999. Grupuri de lucru cu mare competenta internationala sunt preocupate de extinderea domeniului de aplicatie al spectroscopiei dielectrice, de ex. International Discussion Meeting on Relaxation in Complex Systems,coordonat de K.L. Nagai, Japonia, care s-a desfasurat in Alicante in 1993, Vigo in 1997 si Creta in 2001 si 2004, ultimile intilniri fiind dedicate aplicatiilor in biofizica si medicina.
Pe de alta parte, studiul bibliografic a relevat faptul ca lucrarile din ultimii 5 ani in domeniu masurarii sarcinii spatiale pentru diferiti polimeri – derivati de amidon si proteine, publicate de cercetatori binecunoscuti in reviste de specialitate, in special IEEE Transations on Dielectrics si Electrical Insulation Magazine, dar si Nanotechnology sau Polymer Magazine s.a. vin in sprijinul celor afirmate, in ceea ce priveste noutatea si interesul fata de acest tip de masuratori.
Spectroscopia dielectrica are si o conferinta internationala dedicata, sub egida IEEE, IEE si IOP, care in 2004 s-a tinut la Delft, Olanda, si la care laboratorul din Iasi a avut contributii la nivel de colaborare internationala de durata (ca mediu periodic de consultare cu colegii care lucreaza in acest domeniu din Anglia-Univ. Leichester, Olanda-Univ. Delft, Germania-Univ. Darmstadt, Siegen si Potsdam, Italia-Univ. Bologna, Franta-Univ. Toulouse si Montpellier).
Astfel, proiectul isi propune o abordare originala, inedita prin amploarea aplicatiilor prezentate, si relevanta pe plan european, care in ciuda riscului stiintific crescut, are potentialul de a produce o sustinere stiintifica la cel mai inalt nivel de abordare a ariei tematice PN 2 - Idei: Chimie, mediu si stiinta materialelor, Directia: Calitatea si securitatea alimentara.
Spectroscopia de impedanţă (dezvoltată în mare parte in ultimii 5 ani în cadrul unor proiecte în colaborare cu Centrul UNESCO pentru Ştiinţa şi Tehnologia Membranei, Sidney, Australia, Institutul de Cercetări Chimice al Universităţii din Kyoto, Japonia, şi Departamentul de Anestezie al Universităţii Georg-August din Goettingen, Germania) poate furniza, neinvaziv, informaţii despre progresia pe ciclul celular, mult mai ieftin decât citometria în flux care, în afara aparaturii scumpe, necesită şi agenţi chimici costisitori, care nu permit studiul evoluţiei pe termen lung. Similar, se pot dezvolta echipamente înalt performante (cu viteză de achiziţie şi acurateţe ridicate) pentru spectroscopia de bio-impedanţă. Este posibilă înregistrarea a 30-40 puncte în frecvenţa în domeniul dispersiei beta în mai puţin de 1 minut cu o acurateţe în determinarea fazei de ordinul a 10-6 radiani. Astfel, pentru  masurarea si controlul online a umiditatii produselor alimentare sunt fezabile tehnici in timp real si neinvazive privind continutul de umiditate, de ex. un astfel de sistem, bazat pe spectroscopie dielectrica intre 10 Hz si 10 MHz, a fost folosit pentru determinarea umiditatii aluatului de biscuiti. Sistemul poate permite obtinerea unui pattern (imagini profil) pentru continutul de umiditate si pentru distributia umiditatii. Provocarea majora cu privire la o astfel de abordare consta in micsorarea efectelor altor variabile decat concentratia  de umiditate, cum ar fi temperatura ambianta si densitatea mostrei.
In ultimii 2-3 ani se constata la nivel mondial, in special in USA, o dezvoltare majora a cercetarii metodelor dielectrice pentru caracterizarea alimentelor. Exemple: Proiect: 3625-11120-002-05/2004-2006, cu obiectivul general de cercetare si dezvoltare a unei tehnici de analizare a permitivităţii complexe relative şi a conductivităţii electrice, pentru a explica discrepanţele apărute la măsurarea conţinutului de apă şi sare cu ajutorul permitivităţii şi conductivităţii electrice. Aplicatie: Măsurarea nivelului umidităţii şi calităţii cerealelor şi produselor agricole cu ajutorul proprietăţilor dielectrice. La fel, Proiect: 6612-44000-024-00/2005-2009, cu obiectivul de identificarea legăturii dintre proprietăţile dielectrice ale produselor alimentare şi caracteristicile lor de calitate şi dezvoltarea principiilor ştiinţifice pentru măsurarea acestor caracteristici in domeniul de microunde. Aplicatie: dezvoltarea şi îmbunătăţirea tehnologiei pentru măsurarea exactă a calitatii în sistem on-line.
Studii similare au fost efectuate in USA si Turcia (Sipahioglu 2000-2003). Ecuatii specifice au fost modelate pentru a prezice constanta dielectrica si factorul de pierdere in functie de temperature, umiditate si continutul de substante anorganice, la frecventele de 2450 MHz si 915 MHz. Testele preliminare cu celule specializate au dovedit o importanta variatie a parametrilor dielectrici cu compozitia produselor alimentare,  cu temperatura si frecventa (deocamdata MHz), ex. figurile de mai jos.
 
  Se remarca faptul ca cercetarea propusa prin proiect reprezinta o premiera la nivel national si european, unde inca astfel de cercetari nu s-au realizat, dar si la nivel mondial, deoarece se au in vedere mai multe caracteristici functionale, si aplicatiile propuse sunt mult mai consistente, vizand inclusiv  testarea autenticitatii si originii, sau a alterarii intr-un concept mai larg, care cuprinde si tehnologia de maturare termica sau iradierea.

This site is © Copyright Qualindser, All Rights Reserved