Il primo veloce, preciso, un modo non distruttivo e portatile per scansionare i prodotti alla ricerca di nutrienti è stato dimostrato da un team di scienziati della Texas A&M AgriLife Research. La stessa scansione può anche identificare malattie nelle piante viventi prima che compaiano i sintomi visibili.

I risultati sono stati pubblicati a settembre sulla rivista di chimica ACS Omega , in un articolo intitolato "Tipizzazione rapida e non invasiva e valutazione del contenuto di nutrienti dei chicchi di mais utilizzando uno spettrometro Raman portatile". La squadra era guidata da Dmitry Kurouski, dottorato di ricerca, assistente professore di biochimica e biofisica presso il Texas A&M University College of Agriculture and Life Sciences.

"Il metodo potrebbe eventualmente essere utilizzato per stimare rapidamente il valore economico del grano in un campo o in un silo per cereali, o prevedere il contenuto di amido del grano, " ha detto Kurouski. "Questo potrebbe cambiare l'economia per gli agricoltori ei consumatori".

Kurouski e il suo team hanno scansionato i chicchi di mais e le piante mediante spettroscopia Raman, che misura il modo in cui le molecole diffondono la luce laser innocua. Uno spettrometro portatile delle dimensioni di una bilancia da cucina è stato utilizzato per scansionare sei diversi chicchi di mais rossi o gialli. Ogni scansione ha richiesto circa un secondo e ha fornito dati per calcolare i livelli di proteine, carboidrati, fibre e carotenoidi all'interno di ogni chicco. Metodi consolidati di analisi dei nutrienti, che sono meno accurati o richiedono più tempo rispetto al metodo del team, o distruggere i campioni:conferma dei risultati.

"È enorme, " ha detto Kurouski. "Quando si tratta di dieta personale, se ho questa tecnologia posso scansionare il cibo che consumo, determinandone il valore nutritivo direttamente sul posto."

I ricercatori hanno quindi utilizzato lo stesso strumento per scansionare le firme di dispersione della luce delle piante di mais che crescono in un campo per identificare le diverse varietà. Il mais è stato il raccolto più grande del paese nel 2019, secondo il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, e identificare le varietà di mais sul campo sarebbe utile sia per i coltivatori che per i coltivatori. Altre potenziali applicazioni della tecnica abbondano nella produzione alimentare. In uno studio pubblicato a maggio, il team ha diagnosticato la devastante malattia dell'inverdimento degli agrumi osservando segni rivelatori all'interno delle strutture delle piante mesi prima che comparissero sintomi visibili.

Kurouski è stato ispirato ad applicare la spettroscopia Raman in agricoltura dopo aver parlato con gli agricoltori. Proprio adesso, sono disponibili due tipi di tecnologie di precisione per identificare i problemi in un campo di colture:l'imaging satellitare e la biologia molecolare. Entrambi hanno gravi inconvenienti. L'imaging non è abbastanza specifico:potrebbe rilevare che le colture stanno diventando gialle, ma non il motivo. La biologia molecolare può diagnosticare con precisione un problema ma richiede che gli esperti preparino campioni, che costa facilmente decine di migliaia di dollari per applicazioni agricole. A causa degli inconvenienti, gli agricoltori tendono a ignorare queste tecnologie, disse Kurouski.

"Dal parlare con gli agricoltori, Ho capito cosa volevano:nessuna preparazione del campione, rapida inversione di tendenza, e almeno il 70%-80% di precisione, " ha detto Kurouski. "Mi sono reso conto che la spettroscopia Raman potrebbe soddisfare tutti questi requisiti".

I membri del laboratorio di Kurouski intendono lavorare con partner industriali per commercializzare la tecnica in modo che possa essere ampiamente applicata come strumento per gli agricoltori, coltivatori e consumatori di piante.