Détection rapide de la fraude alimentaire sur site

La fraude alimentaire est en augmentation depuis des années. La forte demande, la concurrence intense sur les prix et la complexité des chaînes d'approvisionnement créent des conditions idéales pour les erreurs d'étiquetage. Si des ingrédients nocifs sont utilisés, ce type de fraude peut présenter de graves risques pour la santé. Jusqu'à présent, la détection des aliments contrefaits nécessitait des analyses de laboratoire coûteuses et fastidieuses. En outre, les systèmes d'analyse en laboratoire nécessitent des spécialistes formés pour utiliser l'équipement et interpréter les données. Les chercheurs du Fraunhofer s'efforcent de résoudre ce problème. Dans le cadre du projet Fraunhofer PREPARE PUMMEL, les équipes de recherche des instituts Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques IPMS, pour la biologie moléculaire et l'écologie appliquée IME et pour l'ingénierie des procédés et l'emballage IVV combinent leurs compétences principales en matière de méthodes de mesure par chromatographie en phase gazeuse, de développement de capteurs et de détection chimique. Leur objectif est de développer un système de capteurs mobiles de chromatographie en phase gazeuse pour la détection rapide sur site des composés organiques volatils (COV). Les COV sont des composés chimiques qui révèlent des informations sur la composition d'un matériau ou sur les risques éventuels pour la santé et qui peuvent signaler des changements dans les caractéristiques d'un produit. La détection des COV joue un rôle important dans de nombreux domaines, notamment la qualité et la sécurité des aliments, les soins de santé, la sécurité civile, l'agriculture et l'industrie chimique.

Deux cas d'utilisation pertinents pour l'industrie

"Il existe un besoin évident de technologies de mesure sur site rentables, rapides et robustes qui donnent des résultats immédiats", explique Olaf Hild, chef de département au Fraunhofer IPMS. "Notre système n'est pas universel, mais sa conception modulaire lui permet de s'adapter à un large éventail d'applications. Dans le cadre du projet PUMMEL, nous nous concentrons sur deux cas d'utilisation importants pour l'industrie. Premièrement, l'identification de l'huile d'olive contrefaite, qui figure parmi les dix produits alimentaires les plus fréquemment falsifiés, et deuxièmement, la détection des plastiques recyclés contaminés qui peuvent s'accumuler dans les matériaux d'emballage. Ceci est d'autant plus important que le taux de recyclage a atteint un niveau record de près de 70 % en 2025. À cette fin, nous développons deux démonstrateurs spécifiques pour la détection des COV". Mark Bücking, chef de département au Fraunhofer IME, ajoute : "Nous alignons les intérêts industriels sur les défis scientifiques, en mettant l'accent sur l'innovation technologique au service de l'économie allemande et européenne."

Le système mobile - de la taille d'un sac à bandoulière une fois terminé - se composera d'une colonne de chromatographie en phase gazeuse (colonne GC) sur puce de silicium, d'un détecteur ou d'un capteur, d'un système électronique intégré de préparation des échantillons, de contrôle et de traitement des données, ainsi que d'une alimentation électrique. "La chromatographie en phase gazeuse est une méthode analytique utilisée pour séparer, identifier et quantifier des mélanges de substances. Elle convient aux composés gazeux ou facilement vaporisables qui ne se décomposent pas à la vaporisation", explique Olaf Hild. "Un gaz porteur transporte d'abord l'échantillon à travers la colonne de chromatographie en phase gazeuse, que nous avons gravée dans une puce de silicium pouvant être chauffée et refroidie rapidement. À l'intérieur de la colonne, les molécules de gaz interagissent avec les parois internes revêtues de polymère. Les COV réagissent avec le revêtement intérieur en fonction de leur affinité, et le mélange est séparé. À l'extrémité de la colonne de chromatographie en phase gazeuse à base de puce, un détecteur mesure les substances séparées en fonction de leurs caractéristiques moléculaires, générant un chromatogramme en phase gazeuse avec des pics qui révèlent la composition du mélange. Le Fraunhofer IME se charge de l'analyse des données de mesure. Dans le cas de l'huile d'olive, l'objectif est de déterminer des paramètres tels que le pays d'origine, l'âge et le degré de pureté.

Tests initiaux réussis

Les tests actuels utilisant une colonne GC conventionnelle de trois mètres démontrent une séparation fiable des COV et permettent une analyse efficace de l'échantillon. Les colonnes GC des chromatographes en phase gazeuse de laboratoire classiques et haut de gamme mesurent souvent plus de 30 mètres de long et offrent une plus grande efficacité de séparation, mais ce niveau d'efficacité n'est pas nécessaire pour l'évaluation de la qualité de la plupart des aliments. Entre autres défis, les chercheurs du Fraunhofer travaillent à la conception de colonnes de chromatographie en phase gazeuse miniaturisées capables d'assurer une séparation suffisante des COV spécifiques aux différents aliments.

"Avec notre système, nous visons les non-spécialistes, tels que les embouteilleurs et les inspecteurs des marchandises entrantes, qui peuvent facilement utiliser l'appareil après une brève formation", explique Tilman Sauerwald, chercheur au Fraunhofer IVV, où les démonstrateurs sont actuellement en cours de développement. "Les composants de notre système peuvent être adaptés à des applications spécifiques, ce qui le rend approprié pour le contrôle de la qualité dans une série de contextes différents, y compris l'analyse des plastiques recyclés. Nous sommes plus qu'heureux de travailler avec des partenaires industriels pour développer des applications personnalisées".

Les chercheurs présenteront certains résultats du projet du 24 au 27 mars 2026 au salon Analytica à Munich sur le stand commun Fraunhofer dans le hall 3, stand 312.