打击枫糖浆造假和食品腐败

圭尔夫大学，玛丽亚·G·科拉迪尼博士在此担任令人尊敬的教席，坐落在安大略省乡村一片翠绿的怀抱中，散发着一种稳重可靠的气息。这里没有欧洲宫廷那种令人窒息、精心雕琢的戏剧性氛围，而是一个建立在肥沃土地和诚实劳动之上的务实而美丽的社区。

这座城市本身，被亲切地称为“皇家之城”，像一条舒适的羊毛毯般环绕着校园——坚固的石灰岩建筑，绿树成荫的街道，以及一条名为斯皮德河的河流，它静静地流淌着，如同经验丰富的农夫般沉稳而有条不紊。在这里，食品科学不再是轻浮抽象的概念，而是一门扎根于该省丰富农业现实的学科。可以说，在这里，确保农产品安全、高效、原汁原味地送到餐桌上的严谨细致的工作显得尤为重要。

科拉迪尼博士是圭尔夫大学的副教授，也是阿雷尔食品质量讲席教授，她身上体现了严谨的分析精神。她将食品科学定义为一门至关重要的应用科学，是物理学、生物学、化学和工程学的动态交叉领域。她的使命清晰而深远：利用这些不同的学科，确保公共食品供应安全、全年供应充足，并提高生产效率，通过实验室创新应对全球挑战。

科拉迪尼博士认为她的研究具有根本性的变革意义。她致力于解决全球粮食的关键问题：粮食短缺（即粮食获取问题）以及供应链中存在的系统性低效，后者造成了巨大的粮食浪费和宝贵资源的损耗。她的主要目标是开发开创性的方法，将食品完整性、质量、安全性和真实性的概念转化为可监测的现实，并经常使用先进的光谱技术来更好地监测食品来源。

她研究的一个重要且可能具有变革意义的领域是探索食品变质的动态标志，这项工作有望从根本上改变杂货店管理库存的方式以及消费者看待保质期的方式。

科拉迪尼博士指出，目前依赖感官判断或固定保质期的做法存在缺陷。标签上通常会包含安全余量，旨在确保食品安全并符合消费者的接受标准，但这种做法却导致消费者在食品真正变质之前就将其丢弃，从而造成严重的食物浪费。

反之，如果食品在储存或运输过程中处理不当，标签上的日期可能会造成危险的误导，导致人们食用不安全的食品。她的研究旨在用基于产品实际化学成分的动态方法来评估食品变质程度，从而取代这些静态的、误导性的指标。

她的团队利用光谱技术实时监测食品的化学“指纹”——寻找真正指示食品开始变质的化学信号——致力于打造一个智能动态标签的未来，以便精准地告知消费者产品是否仍然安全可食用。这一转变既能最大限度地减少不必要的浪费，又能提升公共安全。

科拉迪尼博士力荐荧光光谱法作为主要侦察工具，称其功能“非常棒”，可用于快速、无创分析，尤其因为许多食品成分具有天然发光特性。

然而，其核心创新在于将这些光学数据与先进的分析技术相结合，即多元分析（如平行因子分析，或PARAFAC）和机器学习。这些计算工具能够将样本中复杂重叠的信号分解成单个化学成分，从而使她能够分离并测量目标化合物，无论是腐败标志物还是掺假污染物。

她使用 HORIBA FluoroMax™和Duetta™光谱仪。Corradini 博士正在撰写拨款申请，以购置先进的 HORIBA Veloci ™ A-TEEM光谱仪，因为该光谱仪具有更高的灵活性和自动校正光学畸变的能力，这将使她能够将研究扩展到水流行病学等领域。

科拉迪尼博士的方法能够迅速产生显著影响，她对枫糖浆真伪鉴定的研究便是最好的例证。枫糖浆的真伪鉴定对加拿大而言至关重要，也是一项关乎经济命脉的重大问题，与全球食品欺诈问题（例如橄榄油欺诈）如出一辙。枫糖浆经常被非法掺入玉米糖浆、甜菜糖浆或米浆等廉价添加剂，这种欺诈行为不仅损害了加拿大经济，也严重损害了枫糖浆行业的声誉。

事实上，枫糖浆对加拿大经济至关重要，加拿大政府在魁北克市郊外的拉萨尔设立了枫糖浆保护区。该保护区还采用荧光光谱法来鉴定枫糖浆的真伪，从而维护了加拿大作为枫糖浆主要生产国的地位。

她的团队利用荧光光谱法识别出几种标记物，发现光谱中有三个主要区域的变化与掺假程度成正比。然后，他们运用了复杂的机器学习模型，包括简单的神经网络和强大的卷积神经网络（CNN），来解读这些复杂的数据。

通过将原始荧光轮廓图视为图像，CNN 成功提取了细微的数据模式，并创建了一个强大的分类工具，该工具能够以极高的精度区分真实样本和可能掺假的样本，成功检测出低至 2% 的掺假水平。

除了开创性的研究之外，科拉迪尼博士还热衷于激发人们对STEM（科学、技术、工程和数学）领域的兴趣。她利用发光光谱学这一激动人心的科学原理作为教育切入点。为了以一种有趣且易于理解的方式向中小学生介绍发光原理，她参与开发了一款名为“发光午餐盒”的独立工具包，其中使用了会发光的食物，旨在激发学生的兴趣，并引导他们未来从事科学相关职业。