Επιστημονική καινοτομία του Πανεπιστημίου Πατρών: Μηδενίζεται η νοθεία στο ελαιόλαδο

Ταυτότητα στο ελληνικό λάδι, με χρήση τεχνικών Laser και Μηχανικής Μάθησης, δίνουν το Πανεπιστήμιο Πατρών και το ΙΕΧΜΗ/ΙΤΕ

Με τη μέθοδο που αναπτύσσεται υπό την καθοδήγηση των καθηγητών Στέλιου Κουρή και Χρήστου Μπούρα, θα δίνεται η δυνατότητα να διερευνηθούν με ταχύτητα και ακρίβεια η οξύτητα του ελαιόλαδου, η γεωγραφική του παραγωγή, αλλά και η πρακτική που έχει εφαρμοστεί στην καλλιέργεια. Με τη συγκεκριμένη μέθοδο μηδενίζεται η δυνατότητα νοθείας του προϊόντος.Σύμφωνα με τα στοιχεία του Διεθνούς Συμβουλίου Ελαιοκομίας για την παγκόσμια αγορά του ελαιόλαδου και της ελαιοκομίας κατά την 25ετία 1992-2016, η παγκόσμια παραγωγή ελαιόλαδου αυξήθηκε κατά 77.5 % και η κατανάλωσή του κατά 76.7 % με παράλληλη αύξηση της ζήτησης του extra παρθένου ελαιόλαδου. Πρόσφατα οι ελληνικές εξαγωγές τυποποιημένου ελαιολάδου έφτασαν τους 35.000 τόνους, εμφανίζοντας αύξηση 10%, ενώ η εσωτερική αγορά τυποποιημένου ελαιολάδου απορροφά περί τους 45.000 τόνους, εμφανίζοντας μια μείωση κατά περίπου 10%, που αποδίδεται στη μείωση της εντόπιας κατανάλωσης του έξτρα παρθένου κατά τη διάρκεια της οικονομικής κρίσης.

Πρόσφατα, το Ινστιτούτο Εξαγωγικών Ερευνών του ΣΕΒΕ ανακοίνωσε ότι η σημαντική βελτίωση που παρατηρείται στις εξαγωγικές επιδόσεις των ελληνικών προϊόντων οφείλεται σε μεγάλο ποσοστό στις εξαγωγές παρθένου ελαιόλαδου, που έφτασαν τα 530 εκατ. ευρώ, σημειώνοντας αύξηση κατά 117 εκατ. ευρώ, με τη μεταβολή αυτή να οφείλεται κυρίως στην ενίσχυση των εξαγωγών προς την Ιταλία (82 εκατ. ευρώ). Αν σε αυτές τις εξαγωγές προστεθούν και αυτές της επιτραπέζιας ελιάς και των άλλων παραγώγων ελαιολάδου-ελιάς, η επίδοση ίσως προσεγγίσει την μέση ετήσια επίδοση των εξαγωγών της τελευταίας πενταετίας (800-900 εκατ. ευρώ) που είναι μια καλή επίδοση για τη χώρα μας που πέρασε μια κακή χρονιά στην παραγωγή ελαιόλαδου.

Οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι στην χώρα μας μπορούμε και πρέπει να καλλιεργήσουμε όσο το δυνατόν μεγαλύτερο αριθμό ποικιλιών για να έχουμε ξεχωριστές ιδιότητες στα ελαιόλαδά μας και κατά συνέπεια υψηλότερες τιμές. Δυστυχώς, τα τελευταία χρόνια ο αριθμός των καλλιεργήσιμων ποικιλιών συρρικνώνεται με την ποικιλία «Κορωνέικη» να κυριαρχεί στην καλλιέργεια με 45%, να ακολουθεί η ποικιλία «Καλαμών» με 20% και το υπόλοιπο ποσοστό καλλιεργειών να καταλαμβάνουν 10 ποικιλίες (ελληνικές τοπικές και εισαγόμενες).

Βασικά δηλ. η χώρα μας παράγει ελαιόλαδο σε ένα πολύ στενό εύρος ποικιλιών για να μπορέσει να ανταγωνιστεί την Ιταλία που έχει σωρεία ποικιλιών. Αξίζει να υπενθυμιστεί ότι η γειτονική Ιταλία που έχτισε ισχυρό brand name ελαιολάδου σε όλον τον κόσμο με τις ξεχωριστές ποικιλίες ελιάς (χρησιμοποιώντας και το ελληνικό έξτρα παρθένο) έχει την πιο διαδεδομένη ποικιλία της με ποσοστό μόλις στο 9 % του ιταλικού ελαιώνα.

Η Ελλάδα κατά την 20ετία 1980-2000 με τις ορθές πρακτικές και ποικιλίες απέκτησε ένα «καλό» όνομα στην αγορά ελαιολάδου. Βασικά πρόκειται για ένα ελαιόλαδο που το ήθελαν όλοι για να δημιουργήσουν τα brand τους και κυρίως οι γείτονες Ιταλοί. Δυστυχώς, όμως, ενώ οι άλλες μεσογειακές χώρες έκαναν μεγάλες προσπάθειες στην αύξηση της ελαιοκομίας στην Ελλάδα δεν υπήρξε συγκεκριμένη πολιτική στο θέμα αυτό.

Ετσι, η Ισπανία που παρήγαγε 650.000 τόνους με μόνο 4-5% extra παρθένο ελαιόλαδο, έθεσε ένα 15ετές πλάνο από το 1992 να βελτιώσει την ποιότητα και να διπλασιάσει την παραγωγή. Σήμερα παράγει κατά μέσο όρο 1.400.000 τόνους, ενώ πέρυσι παρήγαγε 1.650.000 τόνους εκ των οποίων το έξτρα παρθένο ελαιόλαδο ήταν 35 % δηλαδή όση είναι η ζήτηση για έξτρα παρθένο σε παγκόσμιο επίπεδο. Αντίστοιχα προγράμματα εφάρμοσε και η Τυνησία, η οποία το 1992 είχε ελαιόλαδο ποιότητας κάτω του μετρίου. Ετσι, έφτασε φέτος να παράγει 280.000 τόνους, πλησιάζοντας τον ετήσιο μέσο όρο της ελληνικής παραγωγής ενώ η τιμή του έξτρα παρθένου της είναι κατά μέσο όρο υψηλότερη της ελληνικής.

Ολες οι ελαιοπαραγωγικές χώρες και ιδιαίτερα οι μεσογειακές τα τελευταία χρόνια έχουν να επιδείξουν ανοδική πορεία στην παραγωγή τους, εκτός της Ιταλίας, η οποία είναι προσανατολισμένη στην ποιότητα. Αξίζει δεν να τονιστεί ότι η Ιταλία πέτυχε να αποκτήσει κατά την δεκαετία του 1980 ισχυρά brand name χρησιμοποιώντας ελληνικά λάδια και σήμερα προσπαθεί να διατηρήσει αυτά τα ελαιόλαδα. Έτσι ο παραγωγός στην Ιταλία σήμερα πληρώνεται κατά μέσο όρο με 5.5-6 ευρώ το κιλό. Επιπλέον, η Ιταλία επιλέγει μεγάλες ποσότητες από την Τυνησία λόγω και της περιορισμένης χρήσης φυτοφαρμάκων και των περιοριστικών ευρωπαϊκών κανονισμών.

Παρόμοια έπραξαν και οι άλλες μεσογειακές χώρες: Αλγερία, Μαρόκο, Αλβανία, Κροατία, Ιορδανία, Συρία (πριν τον πόλεμο) οι οποίες με φιλόδοξα σχέδια τα τελευταία χρόνια αύξησαν την παραγωγή τους για να καλύψουν την εσωτερική ζήτηση αλλά και για να μεγαλώσουν τα μερίδια τους στις διεθνείς αγορές. Για παράδειγμα, η Τουρκία από τους 60.000 τόνους έφτασε να παράγει πέρυσι 180.000 τόνους. Η Ελλάδα είναι η μόνη χώρα που φαίνεται να παρουσιάζει πτωτική τάση στην παραγωγή ελαιολάδου και από κορυφαία χώρα στην ποιότητα και στην ποσότητα μοιάζει να χάνει και στα δύο.

Οι μεγαλύτεροι κίνδυνοι για το ελληνικό ελαιόλαδο στον τομέα της παραγωγής μπορούν να συνοψιστούν ως ακολούθως:

1) Ο κίνδυνος υποβάθμισης της υψηλού επιπέδου ποιότητας που είχαμε ως χώρα (95% και άνω έξτρα παρθένο) εξαιτίας κυρίως της αδυναμίας για ριζική αντιμετώπιση του προβλήματος του δάκου

2) Οι μαζικές εξαγωγές χύμα ελαιόλαδου, κυρίως στην Ιταλία, αλλά και την Γερμάνια και τις ΗΠΑ τα τελευταία χρόνια. Οι εξαγωγές χύμα ελαιόλαδου την τελευταία 10ετία αποτελούν το 75% του συνόλου των εξαγωγών ελαιόλαδου.

3) Η μειωμένη τιμή που παρατηρείται στα ποιοτικά ελαιόλαδα.

Οσον αφορά τα ποιοτικά ελαιόλαδα, είναι γνωστό ότι το έδαφος, το μικροκλίμα μιας περιοχής, οι ποικιλίες, οι μικρές παραλλαγές, η ποιότητα του νερού, οι θερμοκρασίες, ο τρόπος συλλογής κι έκθλιψης κι ένα σωρό άλλοι παράγοντες επηρεάζουν το τελικό προϊόν, το άρωμα, το χρώμα, την οξύτητα του ελαιόλαδου. Ολες αυτές οι διαφοροποιήσεις έχουν θετικά αποτελέσματα και έχουν δημιουργήσει ελληνικά ελαιόλαδα με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που κάνουν τη διαφορά έναντι των άλλων εγχώριων και ξένων που έχουν κατοχυρωθεί στον κατάλογο προϊόντων Προστατευόμενης Προστασίας Προέλευσης(ΠΟΠ) και Προστατευόμενης Γεωγραφικής Ενδειξης(ΠΓΕ). Το μεγάλο όφελος που προκύπτει από αυτόν τον χαρακτηρισμό είναι οι διευρυμένες δυνατότητες εξαγωγών, η μεγαλύτερη αναγνωρισιμότητα και η επίτευξη υψηλότερων τιμών.

Γίνεται λοιπόν προφανές ότι η διασφάλιση της ποιότητας του ελαιόλαου είναι μια επιτακτική ανάγκη όχι μόνο επειδή η νοθεία συνιστά οικονομικό έγκλημα αλλά και για την προστασία της δημόσιας υγείας και των δικαιωμάτων των καταναλωτών. Για τον λόγο αυτό άλλωστε, διεθνείς οργανισμοί όπως η Ευρωπαϊκή Επιτροπή και το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο, αλλά και εθνικοί οργανισμοί και υπηρεσίες όπως π.χ. ο ΕΦΕΤ, μεριμνούν σε μόνιμη βάση, θέτοντας τα όρια των επιτρεπόμενων τιμών των διάφορων συστατικών/ουσιών των ελαιόλαδων αλλά και διενεργώντας ελέγχους. Αναφορικά με τους χαρακτηρισμούς «Προστατευόμενη Ονομασία Προέλευσης-ΠΟΠ» (Protected Designation of Origin, PDO) και «Προστατευόμενη Γεωγραφική Ενδειξη-ΠΓΕ» (Protected Geographical Indication, PGI) των ελαιολάδων, η Ευρωπαϊκή Ενωση έχει θεσπίσει αυστηρά πλαίσια και κατευθυντήριες γραμμές για τη απόκτηση και την διατήρηση των χαρακτηρισμών αυτών.  Σύμφωνα με τα πλαίσια αυτά, προκύπτουν ο χαρακτηρισμός των ελαιόλαδων με βάση την ποικιλία και τη γεωγραφική τους προέλευση, καθώς οι χαρακτηρισμοί αυτοί χρησιμοποιούνται συνήθως ως κριτήριο για την αυθεντικότητα και την ποιότητά τους.

Η έρευνα μας αποσκοπεί στην επιτυχή ταξινόμηση/κατηγοριοποίησή ελαιόλαδων με χρήση της τεχνολογίας των λέιζερ υποβοηθούμενης από τεχνικές μηχανικής μάθησης και υποστηρίζεται μεταξύ άλλων και από την Εμβληματική Δράση «Οι Δρόμοι της Ελιάς» του ΥΠΠΕΘ, διά της δημιουργίας του Εθνικού Ερευνητικού Δικτύου «Οι Δρόμοι της Ελιάς» που συστάθηκε πρόσφατα με πρωτοβουλία του Τομέα Ερευνας και Καινοτομίας του ΥΠΠΕΘ.

Η βασική ιδέα της έρευνας μας προτείνει το συνδυασμό μιας νέας τεχνικής βασιζόμενης στην τεχνολογία των λέιζερ με την ανεπανάληπτη ισχύ και ταχύτητα που παρέχουν τα υπολογιστικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται στην τεχνητή εκμάθηση (machine learning) και στην τεχνητή ευφυΐα (artificial intelligence). Ο συνδυασμός των λέιζερ με την υποβοηθούμενη από υπολογιστικά μοντέλα λήψη αποφάσεων μπορεί να οδηγήσει στον αξιόπιστο, γρήγορο και ασφαλή έλεγχο της οξύτητας, της γεωγραφικής προέλευσης αλλά και της νοθείας του ελαιολάδου σε πραγματικό χρόνο και μάλιστα εντός λίγων δευτερολέπτων. Η τεχνική λέιζερ που προτείνεται να χρησιμοποιηθεί είναι μια φασματοσκοπική τεχνική αναλυτικού και διαγνωστικού χαρακτήρα, που στηρίζεται στην καταγραφή και φασματοσκοπική ανάλυση του εκπεμπόμενου φωτός από το πλάσμα που παράγεται κατά την αλληλεπίδραση κατάλληλης ακτινοβολίας λέιζερ με ένα δείγμα. Η τεχνική αυτή ονομάζεται “Laser Induced Breakdown Spectroscopy” ή εν συντομία LIBS. Η τεχνική LIBS επιτρέπει την μελέτη και ανάλυση δειγμάτων, τα οποία μπορεί να είναι στερεά, υγρά ή αέρια, διηλεκτρικά ή αγώγιμα, σε πραγματικό χρόνο και με ανεπανάληπτη ταχύτητα. Απαιτεί μόνο οπτική πρόσβαση στο δείγμα, για το οποίο, για το ελαιόλαδο εν προκειμένω, δεν απαιτείται καμία απολύτως προετοιμασία. Οι μετρήσεις διεξάγονται σε μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου, επιτόπου (in-situ), ή εξ αποστάσεως, σε γραμμή παραγωγής (on-line), ακόμη και σε περιβάλλοντα δυσπρόσιτα και μη εργαστηριακά. Η τεχνική LIBS, παρέχει τη δυνατότητα ταυτόχρονης, πολύ-στοιχειακής ανάλυσης του δείγματος.

Γενικά, η μέσω υπολογιστή υποβοηθούμενη βαθμονόμηση/πρόβλεψη διαφόρων διαδικασιών (μεταξύ άλλων και των φασμάτων) και οι τεχνολογίες «εκμάθησης» (learning technologies) συναντώνται στη σχετική βιβλιογραφία με ποικίλα ονόματα, ανάλογα με την εφαρμογή και τους αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται. Ειδικότερα, η έκφραση «μηχανική εκμάθηση» (machine leaning), με την ευρύτερη έννοια, αναφέρεται στην αυτοματοποίηση μιας διαδικασίας εκμάθησης, χωρίς να συνδέεται κατ’ ανάγκη με κάποιο συγκεκριμένο υπολογιστικό πρόγραμμα και βρίσκει εφαρμογή σε ποικίλες και εντελώς διαφορετικές εφαρμογές, από την αναγνώριση εικόνας και φωνής μέχρι στην πρόβλεψη των χρηματιστηριακών αγορών και του καιρού. Συχνά, ένας αλγόριθμος μηχανικής εκμάθησης επιλέγεται με δεδομένη κάποια γνώση των μαθηματικών χαρακτηριστικών του προβλήματος ώστε να είναι περισσότερο αποδοτικός.

Η «βαθιά εκμάθηση» (deep learning) αναφέρεται σ ένα υποσύνολο τεχνικών μηχανικής εκμάθησης το οποίο χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο μοντέλο εκμάθησης αντί για κάποιον αλγόριθμο κατάλληλο για μια συγκεκριμένη εργασία (task-specific algorithm). Ενα παράδειγμα βαθιάς μάθησης είναι η χρήση νευρωνικού δικτύου ή κάποιου άλλου μοντέλου εμπνευσμένου από κάποια βιολογική διεργασία. Η χημειομετρία (chemometrics) αναφέρεται συνήθως σε πολύ-μεταβλητές στατιστικές (multivariate statistics) και αλγορίθμους μηχανικής μάθησης που εφαρμόζονται σε χημικά ή/και βιολογικά συστήματα για την εξαγωγή πληροφορίας. Τέλος, η τεχνητή νοημοσύνη (artificial intelligence, AI) μπορεί να περιγράφει απλά, ως η ευφυΐα μιας μηχανής, η οποία εκπαιδεύεται και μπορεί να επιλύει κάποια προβλήματα ή να εμφανίζει κάποια μαθησιακή ικανότητα, και την οποία εξισώνουμε με γνώση.

Με την εφαρμογή της παραπάνω συνδυαστικής τεχνολογίας των λέιζερ και της τεχνητής νοημοσύνης, μπορούμε να έχουμε ακριβή στοιχεία για την ταξινόμηση δειγμάτων ελαιόλαδου ανάλογα με την γεωγραφική τους προέλευση, την οξύτητα, καθώς και ο εντοπισμός νοθευμένων ελαιολάδων. Τα δεδομένα που πρέπει να γνωρίζουμε είναι η τοποθεσία παραγωγής του ελαιολάδου και η οξύτητα του. Επίσης γίνονται και  εκτεταμένοι έλεγχοι της ανωτέρω μεθοδολογίας με άγνωστα δείγματα και έτσι βεβαιώνεται ο βαθμός επιτυχούς γεωγραφικού διαχωρισμού, η κατηγοριοποίηση ως προς την οξύτητα και το αν είναι νοθευμένο το ελαιόλαδο.

Στην εικόνα, παρουσιάζεται η ταυτοποίηση/ταξινόμηση κρητικών ελαιολάδων διαφόρων γεωγραφικών περιοχών της Κρήτης με εφαρμογή των τεχνολογιών λέιζερ υποβοηθούμενων από τεχνικές μηχανικής μάθησης.

Ταξινόμηση Κκρητικών ελαιολάδων βάσει της γεωγραφικής προέλευσης με χρήση λέιζερ και αλγορίθμων μηχανικής μάθησης

Η επιδιωκόμενη ταξινόμηση/κατηγοριοποίησή των ελαιολάδων, πραγματοποιείται όσον αφορά τα ακόλουθα κριτήρια/χαρακτηριστικά:

1) την γεωγραφική τους προέλευση, 2) την οξύτητα, 2) την μορφολογία του τόπου/εδάφους του ελαιώνα (δηλ. πεδινό ή ορεινό, παραθαλάσσιο ή μεσογειακό), 4) το είδος της καλλιέργειας (βιολογική ή συμβατική), 5) την επίδραση της διαδικασίας/τεχνολογίας ελαιοποίησης (π.χ. μειωμένη έκθεση στο οξυγόνο) και 6) έλεγχος νόθευσης με (πυρηνέλαια, σπορέλαια, κλπ.).

Στα πλαίσια της έρευνας:

- έχει δημιουργηθεί μια αντιπροσωπευτικής βάσης δεδομένων με φάσματα LIBS ελαιολάδων από τις περιοχές ενδιαφέροντος

- έχει γίνει η επιλογή των πλέον καταλλήλων αλγορίθμων μηχανικής μάθησης για φασματοσκοπικά δεδομένα LIBS και ανάπτυξη (όπου απαιτείται) νέων στατιστικών προσεγγίσεων

- έχουν υλοποιηθεί και εκπαιδευτεί οι αλγόριθμοι με τα φασματικά δεδομένα LIBS των ελαιολάδων που έχουν μετρηθεί.

- έχει πραγματοποιηθεί η αποτίμηση των διαφόρων στρατηγικών πρόβλεψης και ποσοστά επιτυχούς πρόβλεψης.

Ο έλεγχος της αυθεντικότητας και η πιστοποίηση της γεωγραφικής προέλευσης του ελαιόλαδου, αποτελούν σημαντικές και αναγκαίες πρακτικές, για τις παρούσες συνθήκες οικονομικού ανταγωνισμού. Ειδικότερα, η διασφάλιση της ποιότητας του ελαιολάδου, και η προστασία της προέλευσης και της ταυτότητας του (ΠΟΠ, ΠΓΕ), καθώς και ο γενικότερος έλεγχος της νόμιμης χρήσης όρων, συμβόλων και ενδείξεων, αποτελούν σημαντικά στοιχεία της ταυτότητας και της αξίας του ελαιολάδου, αφού η ύπαρξη αυτών των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του προσδίδουν εν γένει υψηλή αναγνωρισιμότητα και σημαντικά υψηλότερη προστιθέμενη αξία. Το τελευταίο είναι εξαιρετικά σημαντικό αλλά και επίκαιρο, ειδικά για την χώρα μας όπου η παραγωγή του ελαιόλαδου είναι περιορισμένου όγκου, λόγω μεγέθους της χώρας, σε σχέση με άλλα ευρωπαϊκά κράτη, αλλά υψηλότατής ποιότητας.

Ο συνδυασμός της τεχνολογίας των λέιζερ με την ισχύ και ταχύτητα που παρέχουν οι τεχνικές μηχανικής μάθησης για τον αξιόπιστο, γρήγορο και ασφαλή έλεγχο της γεωγραφικής προέλευσης, της οξύτητας αλλά και της νόθευσης του ελαιολάδου, σε πραγματικό χρόνο (σε κλάσμα του δευτερολέπτου) μπορούν να ενισχύσουν σημαντικά το “brand name”, και έτσι να προσδώσουν στο ελαιόλαδο υψηλή προστιθέμενη αξία.

Η εξασφάλιση της υψηλής προστιθέμενης αξία των προϊόντων αυτών με την βοήθεια σύγχρονων μεθόδων υψηλής τεχνολογίας, μπορεί να οδηγήσει στην βελτίωση και αύξηση της ανταγωνιστικότητας σε τοπικό, εθνικό και διεθνές επίπεδο και επομένως να συντελέσει αποτελεσματικά στην ανάπτυξη της οικονομίας, διευκολύνοντας τη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας και ενισχύοντας τις περιορισμένης έκτασης τοπικές οικονομίες.

Πηγή: eleftheriaonline.gr