Учените са разработили евтин сензор, използващ технологията PEGS, който може да тества свежестта на храната и може да помогне за намаляване на загубата поради преждевременно изхвърляне на храна (изхвърляне на храна само защото е близо (или е изтекла) срока на годност, независимо от нейната действителна свежест ). Сензорите могат да бъдат интегрирани в опаковки за храна или етикети.
Почти 30 процента от храните, които са безопасни за консумация от човека, се изхвърлят или просто се изхвърлят всяка година. Голям принос към този огромен разхищение на храна е чрез изхвърляне, извършено от потребителите или супермаркетите, особено в развитите страни. Храна отпадъците се превръщат в глобален проблем и има огромни последици за икономиката и околната среда.
Всички опаковани храна продава се в магазини и супермаркети има етикет „срок на годност“, който указва датата, до която храната е безопасна и годна за консумация. Експертите обаче казват, че тази дата, която обикновено се отпечатва от производителя, е само приблизителна стойност, а не точен индикатор за действителната свежест, тъй като други фактори, например условията, при които се съхранява храната, също са важни. Изхвърляне храна преждевременно на базата на „срок на годност“, независимо от действителната му свежест, допринася за огромни количества загуба на храна всяка година.
Използването на сензори е обещаваща алтернатива на производителя за „употреба до дата“, тъй като тези сензори могат да проследяват състоянието на нетрайните опаковани храни и да го предават на потребителя в реално време. Разработени са много видове сензорни технологии; те обаче все още не са интегрирани в масовите опаковки на храни поради няколко причини като търговска нежизнеспособност, високи разходи, сложен процес на производство и трудност при използване. Освен това тези технологии са несъвместими с цифровите платформи, така че данните не могат да бъдат разбрани лесно от потребителя.
Ново проучване, публикувано на 8 май в ACS сензори описва чувствителен, екологичен, евтин и гъвкав прототип на PEGS (хартиен електрически сензор за газ), който може да открива развалящи се газове като амоняк и триметиламин, които могат да се разтварят във вода. Сензорът е формулиран чрез отпечатване на въглеродни електроди върху лесно достъпна целулозна хартия с помощта на обикновена химикалка и автоматизиран режещ плотер. Въпреки че целулозната хартия изглежда суха, се състои от силно хигроскопични целулозни влакна, съдържащи влага, която се абсорбира на повърхността им от външната среда. По този начин, мокри химически методи могат да се използват за отчитане на водоразтворими газове поради това хигроскопично свойство и без добавяне на вода към субстрата. Проводимостта на хартията може да се измери с помощта на два въглеродни (графитни) електрода, които са отпечатани върху повърхността на хартията. По този начин тънкият филм от електрическите свойства на водата може лесно да бъде изследван чрез проводимост. Когато в непосредствена среда присъства някакъв водоразтворим газ, това води до увеличаване на йонната проводимост на хартията главно поради дисоциация на водоразтворимия(и) газ(и) в тънкия воден филм върху повърхността на хартията.
Изследователите тестваха технологията PEGS върху пакетирани храни (месни продукти – особено риба и пиле) в лабораторията, за да наблюдават количествено свежестта. Резултатите показват, че PEGS сензорът показва висока чувствителност към водоразтворими газове, тъй като е в състояние бързо и точно да открие следи от развалящи се газове в сравнение със съществуващите сензори. Тестваните газове са въглероден оксид, въглероден диоксид, серен диоксид, триметиламин и амоняк с най-висока чувствителност към амоняк, тъй като е силно разтворим във вода. PEGS показа подобрена производителност, по-добро време за реакция и по-висока чувствителност. Освен това не се изискваше допълнително отопление или сложно производство. Тези резултати бяха валидирани с помощта на установени микробиологични тестове, които използват бактериални култури. Следователно PEGS е подходящ като индикатор за вариации в свежестта на храната поради микробно замърсяване в пакетирано месо. Освен това, дизайнът на сензора е комбиниран със серия от микрочипове, наречени NFC (комуникация в близко поле) тагове, за да се даде възможност за безжично измерване на мобилни устройства наблизо.
Уникалният сензор, описан в настоящото проучване, е първият в историята търговски жизнеспособен, нетоксичен, екологичен сензор, който може да се използва за тестване на свежестта на хранителните артикули чрез подслушване на тяхната чувствителност към газове, участващи в разпадането на храната. Важното е, че е евтин, само на малка част от цената на съществуващите сензори. PEGS работи добре при стайна температура и дори при 100 процента влажност, като същевременно консумира много малко енергия. Според авторите PEGS може да бъде наличен за интегриране в търговски опаковки за храни от производители и супермаркети през следващите 3 години. Тяхната употреба може да бъде разширена и до други химически и медицински, селскостопански и екологични приложения.
***
{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}
Източник (и)
Барандун Г и сътр. 2019. Целулозните влакна позволяват почти нулеви разходи за електрическо наблюдение на водоразтворими газове. ACS сензори. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
