A tudósok egy olcsó érzékelőt fejlesztettek ki a PEGS technológiával, amely képes tesztelni élelmiszer frissességét, és segíthet csökkenteni a kidobásból eredő pazarlást élelmiszer idő előtt (az élelmiszer kidobása kizárólag azért, mert közel van a lejárati dátumhoz (vagy már túl van rajta), függetlenül a tényleges frissességtől). Az érzékelők élelmiszercsomagolásba vagy címkékbe integrálhatók.
Majdnem 30 százaléka élelmiszer amely emberi fogyasztásra biztonságos, minden évben kidobják vagy egyszerűen kidobják. Jelentős hozzájárulás ehhez a tömeghez élelmiszer pazarlás a fogyasztók vagy a szupermarketek selejtezésén keresztül történik, különösen a fejlett országokban. Élelmiszer a pazarlás globális problémává válik, és óriási hatással van a gazdaságra és a környezetre.
Minden csomagolva élelmiszer A boltokban és szupermarketekben értékesített termékeken a „felhasználhatósági dátum” felirat látható, amely jelzi azt a dátumot, ameddig az élelmiszer biztonságos és ehető. A szakértők szerint azonban ez a dátum, amelyet általában a gyártó nyomtat, csak hozzávetőleges, nem pedig a tényleges frissesség pontos mutatója, mivel más tényezők, például az élelmiszer tárolási körülményei is fontosak. Eldobás élelmiszer A „fogyatékossági idő” alapján, a tényleges frissességétől függetlenül, minden évben óriási mennyiségű élelmiszer-pazarláshoz járul hozzá.
Az érzékelők használata ígéretes alternatívát jelent a gyártó „felhasználhatósági dátuma” helyett, mivel ezek az érzékelők nyomon tudják követni a romlandó csomagolt élelmiszerek állapotát, és valós időben továbbítják azt a felhasználónak. Sokféle szenzortechnológiát terveztek; azonban számos ok miatt, például a kereskedelmi életképtelenség, a magas költségek, a bonyolult gyártási folyamat és a használat nehézségei miatt, még nem kerültek beépítésre a főbb élelmiszer-csomagolásokba. Ezenkívül ezek a technológiák nem kompatibilisek a digitális platformokkal, így az adatokat a felhasználó nem tudja könnyen megérteni.
Egy új tanulmány május 8-án jelent meg ACS érzékelők leírja a PEGS (papír alapú elektromos gázérzékelő) érzékeny, környezetbarát, alacsony költségű és rugalmas prototípusát, amely képes észlelni a vízben oldódó romló gázokat, például az ammóniát és a trimetil-amint. Az érzékelőt úgy alakították ki, hogy szénelektródákat nyomtattak könnyen hozzáférhető cellulózpapírra egy egyszerű golyóstollal és egy automata vágó plotterrel. A cellulózpapír, bár száraznak tűnik, erősen higroszkópos cellulózszálakból áll, amelyek nedvességet tartalmaznak, amely a külső környezetből adszorbeálódik a felületükön. Így a nedves kémiai módszerek a vízben oldódó gázok érzékelésére használhatók ennek a higroszkópos tulajdonságnak köszönhetően, víz hozzáadása nélkül az aljzathoz. A papír vezetőképességét két szén (grafit) elektródával lehet mérni, amelyeket a papír felületére nyomtatnak. Így a víz elektromos tulajdonságainak vékony rétege könnyen ellenőrizhető a vezetőképesség révén. Ha bármilyen vízben oldható gáz van jelen a közvetlen környezetben, ez a papír ionvezetőképességének növekedéséhez vezet, főként a vízoldható gáz(ok) disszociációja miatt a papír felületén lévő vékony vízrétegben.
A kutatók a PEGS technológiát csomagolt élelmiszereken (hústermékeken – különösen halon és csirkehúson) tesztelték a laboratóriumban, hogy mennyiségileg ellenőrizzék a frissességet. Az eredmények azt mutatták, hogy a PEGS érzékelő nagy érzékenységet mutatott a vízben oldódó gázokkal szemben, mivel a meglévő érzékelőkkel összehasonlítva gyorsan és pontosan képes volt detektálni nyomnyi mennyiségű romló gázt. A vizsgált gázok szén-monoxid, szén-dioxid, kén-dioxid, trimetil-amin és ammónia voltak, amelyek ammóniára a legnagyobb érzékenyek, mivel vízben jól oldódnak. A PEGS jobb teljesítményt, jobb válaszidőt és nagyobb érzékenységet mutatott. Ezenkívül nem volt szükség további fűtésre vagy összetett gyártásra. Ezeket az eredményeket bevált mikrobiológiai tesztekkel validálták, amelyek baktériumtenyészeteket használnak. Ezért a PEGS alkalmas az élelmiszerek frissességében a csomagolt hús mikrobiális szennyezettsége miatti eltérések indikátoraként. Ezenkívül az érzékelő kialakítását egy sor mikrochippel, az úgynevezett NFC (Near Field Communication) címkékkel kombinálták, amelyek lehetővé teszik a közeli mobileszközök vezeték nélküli leolvasását.
A jelenlegi tanulmányban ismertetett egyedülálló érzékelő az első kereskedelmileg életképes, nem mérgező, környezetbarát érzékelő, amely az élelmiszerek frissességének tesztelésére használható úgy, hogy megérinti az élelmiszerek bomlásában szerepet játszó gázokra való érzékenységüket. Fontos, hogy olcsó, a meglévő érzékelők árának csak töredékéért. A PEGS jól működik szobahőmérsékleten és még 100 százalékos páratartalom mellett is, miközben nagyon kevés energiát fogyaszt. A szerzők szerint a PEGS az elkövetkező 3 évben elérhetővé válhat a gyártók és a szupermarketek kereskedelmi élelmiszer-csomagolásaiba történő integrálására. Használatuk más vegyi és orvosi, mezőgazdasági és környezetvédelmi alkalmazásokra is kiterjeszthető.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
Barandun G et al. 2019. A cellulózszálak lehetővé teszik a vízoldható gázok közel nulla költségű elektromos érzékelését. ACS érzékelők. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
