Scientists have developed an inexpensive sensor using PEGS technology which can test τροφή freshness and can help reduce wastage due to discarding τροφή prematurely (throwing away of food solely because it is close to (or passed) the use-by date, regardless of its actual freshness). The sensors can be integrated into food packaging or tags.
Almost 30 percent of τροφή which is safe for human consumption is discarded or simply thrown away every year. A major contribution towards this massive σπατάλη τροφίμων είναι μέσω της απόρριψης που γίνεται από τον καταναλωτή ή τα σούπερ μάρκετ ειδικά στις ανεπτυγμένες χώρες. Φαγητό Η σπατάλη γίνεται παγκόσμιο ζήτημα και έχει τεράστιες επιπτώσεις στην οικονομία και το περιβάλλον.
Όλα συσκευασμένα τροφή που πωλείται σε καταστήματα και σούπερ μάρκετ έχει μια ετικέτα «χρήση κατά ημερομηνία» που υποδεικνύει την ημερομηνία μέχρι την οποία το φαγητό είναι ασφαλές και βρώσιμο για κατανάλωση. Ωστόσο, οι ειδικοί λένε ότι αυτή η ημερομηνία που συνήθως τυπώνεται από τον κατασκευαστή είναι απλώς μια προσέγγιση και όχι ακριβής ένδειξη της πραγματικής φρεσκάδας, καθώς άλλοι παράγοντες, όπως οι συνθήκες αποθήκευσης των τροφίμων, είναι επίσης σημαντικοί. Απόρριψη τροφή Η πρόωρη χρήση βάσει της ημερομηνίας χρήσης, ανεξάρτητα από την πραγματική φρεσκάδα του, συμβάλλει σε τεράστιες ποσότητες σπατάλης τροφίμων κάθε χρόνο.
Η χρήση αισθητήρων είναι μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στη «χρήση κατά ημερομηνία» του κατασκευαστή, καθώς αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να παρακολουθούν την κατάσταση των ευπαθών συσκευασμένων τροφίμων και να τη μεταφέρουν στον χρήστη σε πραγματικό χρόνο. Πολλοί τύποι τεχνολογιών αισθητήρων έχουν σχεδιαστεί. Ωστόσο, δεν έχουν ακόμη ενσωματωθεί στις βασικές συσκευασίες τροφίμων για διάφορους λόγους όπως η εμπορική μη βιωσιμότητα, το υψηλό κόστος, η περίπλοκη διαδικασία παρασκευής και η δυσκολία χρήσης. Επίσης, αυτές οι τεχνολογίες ήταν ασυμβίβαστες με τις ψηφιακές πλατφόρμες, επομένως τα δεδομένα δεν μπορούν να γίνουν εύκολα κατανοητά από τον χρήστη.
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 8 Μαΐου στο Αισθητήρες ACS περιγράφει ένα ευαίσθητο, φιλικό προς το περιβάλλον, χαμηλού κόστους και ευέλικτο πρωτότυπο PEGS (ηλεκτρικός αισθητήρας αερίου με βάση το χαρτί) που μπορεί να ανιχνεύσει αέρια αλλοίωσης όπως αμμωνία και τριμεθυλαμίνη που μπορούν να διαλυθούν στο νερό. Ο αισθητήρας έχει διαμορφωθεί εκτυπώνοντας ηλεκτρόδια άνθρακα σε εύκολα διαθέσιμο χαρτί κυτταρίνης χρησιμοποιώντας ένα απλό στυλό και έναν αυτοματοποιημένο σχεδιογράφο κοπής. Το χαρτί κυτταρίνης, αν και φαίνεται στεγνό, αποτελείται από εξαιρετικά υγροσκοπικές ίνες κυτταρίνης που περιέχουν υγρασία που απορροφάται στην επιφάνειά τους από το εξωτερικό περιβάλλον. Έτσι, οι υγρές χημικές μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση υδατοδιαλυτών αερίων λόγω αυτής της υγροσκοπικής ιδιότητας και χωρίς προσθήκη νερού στο υπόστρωμα. Η αγωγιμότητα του χαρτιού μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας δύο ηλεκτρόδια άνθρακα (γραφίτη) που εκτυπώνονται στην επιφάνεια του χαρτιού. Έτσι, το λεπτό φιλμ των ηλεκτρικών ιδιοτήτων του νερού μπορεί εύκολα να ανιχνευθεί μέσω της αγωγιμότητας. Όταν υπάρχει οποιοδήποτε υδατοδιαλυτό αέριο στο άμεσο περιβάλλον, αυτό οδηγεί σε αύξηση της ιοντικής αγωγιμότητας του χαρτιού κυρίως λόγω της αποσύνδεσης των υδατοδιαλυτών αερίων στο λεπτό φιλμ νερού στην επιφάνεια του χαρτιού.
Οι ερευνητές δοκίμασαν την τεχνολογία PEGS σε συσκευασμένα τρόφιμα (προϊόντα κρέατος – ιδιαίτερα ψάρια και κοτόπουλο) στο εργαστήριο για να παρακολουθήσουν ποσοτικά τη φρεσκάδα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο αισθητήρας PEGS παρουσίασε υψηλή ευαισθησία στα υδατοδιαλυτά αέρια καθώς ήταν σε θέση να ανιχνεύσει γρήγορα και με ακρίβεια ίχνη αερίων αλλοίωσης σε σύγκριση με τους υπάρχοντες αισθητήρες. Τα αέρια που δοκιμάστηκαν ήταν μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου, τριμεθυλαμίνη και αμμωνία με την υψηλότερη ευαισθησία στην αμμωνία λόγω της υψηλής διαλυτότητας στο νερό. Το PEGS έδειξε βελτιωμένη απόδοση, καλύτερο χρόνο απόκρισης και υψηλότερη ευαισθησία. Επίσης, δεν απαιτήθηκε πρόσθετη θέρμανση ή σύνθετη κατασκευή. Αυτά τα αποτελέσματα επικυρώθηκαν χρησιμοποιώντας καθιερωμένη μικροβιολογική δοκιμή που χρησιμοποιεί βακτηριακές καλλιέργειες. Επομένως, το PEGS είναι κατάλληλο ως δείκτης διακύμανσης της φρεσκάδας των τροφίμων λόγω της μικροβιακής μόλυνσης στο συσκευασμένο κρέας. Επιπλέον, ο σχεδιασμός του αισθητήρα έχει συνδυαστεί με μια σειρά μικροτσίπ που ονομάζονται ετικέτες NFC (επικοινωνία κοντινού πεδίου) για να είναι δυνατή η ασύρματη λήψη μετρήσεων σε κινητές συσκευές που βρίσκονται κοντά.
Ο μοναδικός αισθητήρας που περιγράφεται στην παρούσα μελέτη είναι ο πρώτος εμπορικά βιώσιμος, μη τοξικός, φιλικός προς το περιβάλλον αισθητήρας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει τη φρεσκάδα των ειδών διατροφής χτυπώντας την ευαισθησία τους στα αέρια που εμπλέκονται στην αποσύνθεση των τροφίμων. Είναι σημαντικό ότι είναι φθηνό, με ένα μόνο κλάσμα του κόστους των υπαρχόντων αισθητήρων. Το PEGS λειτουργεί καλά σε θερμοκρασία δωματίου και ακόμη και σε συνθήκες 100 τοις εκατό υγρασίας, ενώ καταναλώνει πολύ λίγη ενέργεια. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, το PEGS θα μπορούσε να είναι διαθέσιμο για ενσωμάτωση σε εμπορικές συσκευασίες τροφίμων από κατασκευαστές και σούπερ μάρκετ τα επόμενα 3 χρόνια. Η χρήση τους θα μπορούσε επίσης να επεκταθεί σε άλλες χημικές και ιατρικές, γεωργικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Barandun G et al. 2019. Οι ίνες κυτταρίνης επιτρέπουν την ηλεκτρική αίσθηση σχεδόν μηδενικού κόστους των υδατοδιαλυτών αερίων. Αισθητήρες ACS. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
