artikel

Speuren naar fraude: In-line en draagbare apparatuur in opkomst

Algemeen

Speuren naar fraude: In-line en draagbare apparatuur in opkomst

Apparaten om voedselfraude te detecteren, worden steeds kleiner en de methoden sneller. Dat vergemakkelijkt opsporing buiten het laboratorium en in-line inspectie van grondstoffen. Welke toepassingen zijn er al? En wat zijn de plussen en minnen? “Niemand heeft het complete dataplaatje.” Dit artikel is verschenen in VMT 14 van 23 november 2018.

“Methoden voor fraudeonderzoek zijn in te delen in twee groepen”, zegt hoogleraar Voedselauthenticiteit en Integriteit Saskia van Ruth van Wageningen University & Research (WUR), tevens werkzaam bij Rikilt en deeltijdhoogleraar aan Queen’s University in het Noord-Ierse Belfast. “Tot de eerste en oudste groep behoren tests die specifieke stoffen aantonen die niet in een voedingsmiddel thuishoren. De tweede groep methoden bevestigt de authenticiteit van een product en is de laatste jaren sterk in opkomst. Daarbij hoef je niet te weten wat de ongeoorloofde toevoeging is, maar toon je aan dat product x ook echt product x is.”

Van Ruth en haar groep ontwikkelden bijvoorbeeld ‘vingerafdruktechnieken’, gebaseerd op unieke productprofielen, die de geografische herkomst van chocolade en de productiewijze van koffie aantonen.

Technieken en toepassingen

“De beschikbare technieken en toepassingen voor fraudeonderzoek zijn zeer divers”, aldus Van Ruth. Ze noemt moleculaire technieken, chromatografie, massaspectrometrie, spectroscopie, isotopen- en elementenanalyses, NMR en immunologie. Bij de inzet van dit soort technieken om de authenticiteit te bevestigen, maakt de onderzoeker vaak eerst een profiel (vingerafdruk) van het product. Vergelijking met andere profielen in een database – een profielenbibliotheek – en statistische bewerkingen geven vervolgens uitsluitsel over de authenticiteit. Van Ruth ziet dat de beschikbare apparaten voor metingen steeds kleiner en sneller worden. “Zo klein, dat je het apparaat in je hand kunt houden. Daardoor kunnen we het apparaat nu naar het monster brengen, in plaats van het monster naar het lab. Goede voorbeelden zijn draagbare massaspectrometers, spectroscopieapparatuur en de lab-on-a-chip.” De toegenomen snelheid – van analyses in een uur, naar analyses in enkele seconden – brengt on-site en in-line inspectie dichterbij.

Betrouwbare databases

Op het gebied van spectroscopie kunnen bedrijven en inspectieorganisaties inmiddels over betaalbare draagbare apparatuur beschikken (vanaf € 2000,- tot circa € 15.000,-). Van Ruth: “Er zijn zelfs al varianten van een paar honderd euro die een consument kan betalen. De uitdaging bij de draagbare apparaten zit echter in de goede applicaties. Je kunt wel een spectrum opnemen, maar dit moet je ergens mee kunnen vergelijken. En daarvoor heb je een betrouwbare database nodig die compatibel is met jouw apparaat.” Dankzij het groeiende aanbod aan handapparaten zou het aantal voedselfraudecontroles zelfs exponentieel kunnen groeien. Maar het gebrek aan geschikte databases voor het grote aantal verschillende toepassingen verhindert dat vooralsnog. Een probleem dat wordt aangepakt in diverse projecten van het Europese Horizon 2020-kaderprogramma.

“Databases met productprofielen vertegenwoordigen veel waarde. Het kost veel tijd om ze te maken”, legt Van Ruth uit. “Er is niet één centrale plaats waar alle databases staan: veel organisaties, zoals universiteiten, onderzoeksinstituten, voedselproducenten, diervoederfabrikanten en commerciële labs, bouwen deze zelf. Verder heb je nog ‘technology providers’ die bibliotheken als een ‘black box’ verkopen bij hun analyseapparatuur: Bruker doet dat bijvoorbeeld. Je weet als gebruiker dan niet welke data erin zitten, maar je krijgt wel een ‘antwoord’ op je vraag.” Een ander probleem met het gebruik van broekzakdetectors buiten het lab is de betrouwbaarheid van de metingen. “Je introduceert extra variatie in de meting als je ‘zomaar iemand’ laat meten in een onbekende omgeving. Want dit is natuurlijk heel wat anders dan gestandaardiseerd in een laboratorium metingen doen.” Daarom is robuuste apparatuur nodig met een goede handleiding.

Geluidsprofielen

Het maken van een profiel met spectroscopische apparatuur valt in de categorie niet-destructieve metingen. Een groep waartoe ook het meten van de geleidbaarheid en de resonantie (met behulp van geluidsgolven) behoren. “Juist dat soort niet-destructieve technieken lenen zich goed voor draagbare apparatuur, omdat ze heel snel zijn en eventueel zijn te combineren met cloudberekeningen voor de statistische verwerking”, zegt Van Ruth. Een van de pilotonderzoeken met een draagbare spectroscoop waar Van Ruth en collega’s bij het Rikilt aan werkten, betrof kipfilets. “Met de gebruikte scanner kun je door de verpakking heen het vochtgehalte van kip meten en zo bepalen of het vers of ontdooid vlees is.” In enkele seconden kun je zo een spectrum opnemen.

Momenteel richt Van Ruth zich ook op het maken van geluidsprofielen van producten om de authenticiteit vast te stellen. “Misschien ken je wel het hot chocolate-effect: als je een poeder toevoegt aan warme melk, roert en dan met de lepel tegen de rand van de beker tikt, dan hoor je de toon omhoog gaan.” Het vrijkomen van gas beïnvloedt hier de snelheid van het geluid. Door de frequentie van het geresoneerde geluid te meten, krijg je een karakteristiek profiel voor het betreffende product. Anders dan spectroscopische plaatjes op basis van licht worden geluidsprofielen nog nauwelijks toegepast in fraudeonderzoek, weet Van Ruth. In haar onderzoek wordt nu geluid gebruikt om profielen te maken van verschillende soorten zouten. “We kijken of we met die geluidsprofielen onderscheid kunnen maken tussen bijvoorbeeld zeezout en Himalayazout, en met behulp van de snelheid van ultrasoon geluid of we soorten oliën van elkaar kunnen onderscheiden.”

Hyperspectrale beeldvorming

Het kleiner, en daarmee draagbaar worden van apparatuur is dus een belangrijke trend in het fraudeonderzoek. Een andere ontwikkeling is dat technieken enorm snel zijn geworden: van snelheden van enkele seconden voor een fraudemeting tot vele duizenden metingen per seconde voor sommige kwaliteitsgerelateerde toepassingen (zoals het sorteren van tomaten). In-line inspectie komt daarmee binnen handbereik voor fraudeonderzoek. “Een goed voorbeeld hiervan is hyperspectrale beeldvorming”, zegt Van Ruth. Een cameratechnologie waarbij spectroscopie wordt gecombineerd met digitale beeldanalyse. Zo wordt voor iedere pixel een spectrum verkregen dat uniek is voor elk type materiaal. “Dit is bijvoorbeeld toegepast om de versheid van vis in-line aan te tonen bij binnenkomst in de fabriek. Met verschillende golflengtes werd hier de kleur van de kieuwen gemeten. Dat is een maat voor hoe lang geleden de vis gevangen is.” Om zo’n applicatie te ontwikkelen, moet de apparatuur eerst worden gekalibreerd met afbeeldingen van kieuwen van vis van verschillende versheid.

Bij het Rikilt is hyperspectrale beeldvorming toegepast op specerijen. De onderzoekers namen daarvoor de spectra op van zuivere nootmuskaat en saffraan, en die van nootmuskaat en saffraan waaruit waardevolle bestanddelen, zoals essentiële olie, waren geëxtraheerd. “Aan de hand van zo’n foto kun je zien welke pixels van normale nootmuskaat zijn en welke niet. Voor poedervormige materialen is het heel interessant om dat onderscheid in een foto te kunnen maken. Met een standaard analyse kan dat niet: dan neem je een schepje poeder en krijg je een gemiddelde waarde. Met hyperspectral imaging kun je beter onderscheid maken, doordat je verschillen kunt zien in het 2D-vlak.” Natuurlijk moeten de meetresultaten daarna nog worden bevestigd en statistisch worden bewerkt, maar dat is te automatiseren. Of hyperspectral imaging werkelijk in-line zal worden gebruikt voor de inspectie van poeders, weet Van Ruth nog niet: “Maar het zijn wel de mogelijkheden van deze techniek.” Deze wordt overigens al toegepast voor het sorteren van grondstoffen.

Nog slimmere smartphones

Een andere innovatie is de inzet van de smartphone voor fraudeonderzoek. Elke smartphone heeft een camera en is uit te rusten met sensoren die bruikbaar zijn voor inspectie – ook door consumenten. Een onderzoeksgebied dat flink in ontwikkeling is. “De eerste prototypes en apps zijn er”, zegt Van Ruth, die op dit gebied samenwerkt met computerscientists van de Noord-Ierse Ulster University. Een van de onderzoeksvragen is de betrouwbaarheid van zulke metingen door consumenten. De apps maken meestal gebruik van de camera en eventuele aanpassingen daarop. Daarmee krijgt de gebruiker foto’s op verschillende golflengtes die meer informatie geven. Die plaatjes worden via de smartphone gekoppeld aan een online bibliotheek met vergelijkingsmateriaal. SCiO biedt een spectroscoop op zakformaat (à $ 300,-), die consumenten via bluetooth kunnen koppelen aan hun smartphone. Zo kunnen ze van allerlei producten, zoals vlees en vis, de voedingswaarde bepalen of bijvoorbeeld het cacaogehalte van chocolade meten.

Dergelijke toepassingen vereisen een uitbreidingsset voor de smartphone om de metingen te doen. Er zijn hiervoor al meerdere applicaties op het gebied van voedingswaarde en voedselveiligheid, maar nog slechts een beperkt aantal voor de detectie van fraude. Onderzoekers ontwikkelen in het EU-project FoodSmartPhone applicaties gebaseerd op smartphones, voor het screenen van kwaliteits- en veiligheidskenmerken van voedingsmiddelen. Professor Michel Nielen (Rikilt WUR) coördineert het project (zie foodsmartphone.eu). Van Ruth verwacht dat er binnen vijf jaar meer apps voor fraudeopsporing met de smartphone zijn: “Maar hoe goed ze zullen werken, is nog moeilijk in te schatten.”

Kennis over vóórkomen fraude is verdeeld

“Aan goed werkende technieken om voedselfraude op te sporen, is geen gebrek”, vat Van Ruth samen. Maar welk aandeel van de fraude wordt er momenteel werkelijk opgespoord? En weten we überhaupt wel om wat voor aantallen het gaat? “Er wordt regelmatig een en ander gevonden door te meten”, antwoordt Van Ruth. “Maar het is lastig om te zeggen hoeveel procent we opsporen.” Wereldwijd schat het World Customs Institute dat met ongeveer 10% van alle voedingsmiddelen is gesjoemeld. In Nederland ziet de NVWA door een intensievere opsporingsaanpak meer signalen van voedselfraude. En voor criminelen blijkt het een lucratieve business. Van Ruth: “Een probleem is echter dat de kennis over het vóórkomen van fraude verdeeld is. Bedrijven, overheidsinstanties, onderzoekers en commerciële labs: allemaal laten ze analyses uitvoeren en hebben ze een beeld, maar niemand heeft het complete plaatje. Verder denk ik dat je vanuit de gedragskant moet kijken als je echt goed wilt opsporen. Want niet de producten, maar de mensen erachter, plegen de fraude.”

Reageer op dit artikel