新鮮な果物や野菜には最大95%の水分が含まれており、ほとんどの生鮮食品にも70%以上の水分が含まれています。 したがって、食品の水分状態はその品質に深く関係しています。 電磁スペクトルの780〜2,500 nmの波長領域に基づく近赤外分光法(NIRS)は、食品の品質を測定するための非破壊ツールとして開発されました。多くの食品では、水の吸光度が近赤外スペクトルの大部分を占めることが観察されており、多変量解析によると、1450 nm付近に存在する水の吸収バンドが品質予測における主要な役割を果たすことが示されています。(Tsenkova 2009) これは、水の状態が食品の品質の重要な指標であることを裏付けています。
食品の主要成分である水とその吸収パターンによって、完全に非破壊的な方法で食品の品質を測定し、さまざまな食品の特性と成分を測定するための総合的なマーカーを提供することができます。(Atanassova et al.2009, Bázáretal .2016, Cattaneo et al.2009, Esquerre et al.2009, Iwamoto, Uozumi, and Nishinari 1987, Atanassova 2015, Gowen 2012, Cattaneo et al.2016, Barzaghi, Cremonesi, and Cattaneo 2017, Tsenkova et al.1999)
総合的なマーカーとしてのスペクトパターンという考え方は、水質モニタリングの分野でも同様に適用することができます(Kovacs et al. 2016)。
Atanassova, S. 2015. “Near Infrared Spectroscopy and aquaphotomics for monitoring changes during yellow cheese ripening.” Agricultural Science and Technology 7 (2):269-272.
水分活性の概念は確かに近赤外スペクトルと密接に関連しているのです。自由水の量が増えると、1400 nm付近のスペクトル特性の強度が増します(Gowen et al.2009)。
食品品質において水が持つ役割を理解するためにアクアフォトミクスは用いられており、例を挙げると、キノコの表面損傷の検出(Gowen et al.2009)、牛乳の品質モニタリング(Atanassova et al.2009, Tsenkova, Atanassova, Kawano, et al.2001, Tsenkova, Atanassova, Ozaki, et al.2001, Tsenkova, Atanassova, and Toyoda 2001, Tsenkova et al.1994, Tsenkova et al.1999)、偽装ハチミツの検出(Bázár et al.2016)、チーズ熟成のモニタリング(Atanassova 2015)、包装材料がチーズと冬瓜に与える影響(Cattaneo et al.2016)など、その他にも多数の例(Gowen 2012)があります。
Atanassova, S., R. Tsenkova, R.M. Vasu, M. Koleva, and M. Dimitrov. 2009. “Identification of mastitis pathogens in raw milk by near infrared spectroscopy and SIMCA classification method.” Scientific Works of the University of Food Technologies-Plovdiv 56 (1):567-572.
Barzaghi, Stefania, Katia Cremonesi, and Tiziana Maria Piera Cattaneo. 2017. “Influence of the presence of bioactive compounds in smart-packaging materials on water absorption using NIR spectroscopy and aquaphotomics.” NIR news 28 (2):21-24.
Bázár, G., R. Romvári, A. Szabó, T. Somogyi, V. Éles, and R. Tsenkova. 2016. “NIR detection of honey adulteration reveals differences in water spectral pattern.” Food Chemistry 194 (Supplement C):873-880. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.08.092.
Cattaneo, T. M.P. , G. Cabassi, M. Profaizer, and R. Giangiacomo. 2009. “Contribution of Light Scattering to near Infrared Absorption in Milk.” Journal of Near Infrared Spectroscopy 17 (6):337-343. doi: 10.1255/jnirs.867.
Cattaneo, Tiziana MP, Maristella Vanoli, Maurizio Grassi, Anna Rizzolo, and Stefania Barzaghi. 2016. “The aquaphotomics approach as a tool for studying the influence of food coating materials on cheese and winter melon samples.” Journal of Near Infrared Spectroscopy 24 (4):381-390.
Esquerre, C. , A. Gowen, R. Tsenkova, C. O’Donnell, and G Downey. 2009. “Identification of water matrix coefficients in mushrooms (Agaricus bisporus) using robust ensemble of Monte Carlo uninformative variable elimination.” 14th International Conference on Near Infrared Spectroscopy, Bangkok, Thailand.
Gowen, A. , R. Tsenkova, C. Esquerre, G. Downey, and C. O’Donnell. 2009. “Use of near infrared hyperspectral imaging to identify water matrix coordinates in mushrooms (Agaricus Bisporus) subjected to mechanical vibration.” Journal of Near Infrared Spectroscopy 17 (6):363-371. doi: 10.1255/jnirs.860.
Gowen, AA. 2012. “Water and food quality.” Contemporary Materials 1 (3):31-37.
Iwamoto, M., J. Uozumi, and K. Nishinari. 1987. “Preliminary investigation of the state of water in foods by near infrared spectroscopy.” Proceedings of the International NIR/NIT Conference, Budapest, Hungary.
Kovacs, Z., G. Bázár, M. Oshima, S. Shigeoka, M. Tanaka, A. Furukawa, A. Nagai, M. Osawa, Y. Itakura, and R. Tsenkova. 2016. “Water spectral pattern as holistic marker for water quality monitoring.” Talanta 147:598-608.
Tsenkova, R, S Atanassova, K Toyoda, Y Ozaki, K Itoh, and T Fearn. 1999. “Near-infrared spectroscopy for dairy management: measurement of unhomogenized milk composition.” Journal of Dairy Science 82 (11):2344-2351.
Tsenkova, R. 2009. “Aquaphotomics: dynamic spectroscopy of aqueous and biological systems describes peculiarities of water.” Journal of Near Infrared Spectroscopy 17 (6):303-313. doi: 10.1255/jnirs.869.
Tsenkova, R., S. Atanassova, S. Kawano, and K. Toyoda. 2001. “Somatic cell count determination in cow’s milk by near-infrared spectroscopy: a new diagnostic tool.” Journal of animal science 79 (10):2550-2557.
Tsenkova, R., S. Atanassova, Y. Ozaki, K. Toyoda, and K. Itoh. 2001. “Near-infrared spectroscopy for biomonitoring: influence of somatic cell count on cow’s milk composition analysis.” International Dairy Journal 11 (10):779-783.
Tsenkova, R., S. Atanassova, and K. Toyoda. 2001. “Near infrared spectroscopy for diagnosis: Influence of mammary gland inflammation on cow´ s milk composition measurement.” Near Infrared Analysis 2 (1):59-66.
Tsenkova, RN, KI Yordanov, K Itoh, Y Shinde, and J Nishibu. 1994. “Near-infrared spectroscopy of individual cow milk as a means for automated monitoring of udder health and milk quality.” Annual meeting (USA).