Tutkijat ovat kehittäneet edullisen anturin käyttämällä PEGS-tekniikkaa, joka pystyy testaamaan ruoka tuoreutta ja voi auttaa vähentämään hävittämisestä aiheutuvaa hävikkiä ruoka ennenaikaisesti (ruoan heittäminen pois vain siksi, että se on lähellä viimeistä käyttöpäivää (tai ohitettu), riippumatta sen todellisesta tuoreudesta). Anturit voidaan integroida elintarvikepakkauksiin tai etiketteihin.
Lähes 30 prosenttia ruoka ihmisravinnoksi turvallista heitetään pois tai yksinkertaisesti heitetään pois joka vuosi. Suuri panos tähän massiiviseen ruoan tuhlausta tapahtuu kuluttajien tai supermarkettien hylkäämisellä erityisesti kehittyneissä maissa. ruoka tuhlauksesta on tulossa globaali ongelma, ja sillä on valtavat seuraukset talouteen ja ympäristöön.
Kaikki pakattuna ruoka myymälöissä ja supermarketeissa on etiketti "viimeinen käyttöpäivä", joka ilmoittaa päivämäärän, johon asti ruoka on turvallista ja syötävää. Asiantuntijat kuitenkin sanovat, että tämä valmistajan yleensä painama päivämäärä on vain likimääräinen eikä tarkka osoitus todellisesta tuoreudesta, koska myös muut tekijät, kuten elintarvikkeiden säilytysolosuhteet, ovat tärkeitä. Hävitetään ruoka Ennenaikaisesti "viimeinen käyttöpäivä" -periaatteen perusteella sen todellisesta tuoreudesta riippumatta aiheuttaa valtavia määriä ruokahävikkiä joka vuosi.
Antureiden käyttö on lupaava vaihtoehto valmistajan viimeiseen käyttöpäivään, sillä nämä anturit voivat seurata pilaantuvien pakattujen elintarvikkeiden tilaa ja välittää sen käyttäjälle reaaliajassa. Monenlaisia anturitekniikoita on suunniteltu; Niitä ei kuitenkaan ole vielä integroitu yleisiin elintarvikepakkauksiin useista syistä, kuten kaupallinen kannattamattomuus, korkeat kustannukset, monimutkainen valmistusprosessi ja käyttövaikeus. Nämä tekniikat ovat myös olleet yhteensopimattomia digitaalisten alustojen kanssa, joten dataa ei ole helppo ymmärtää käyttäjän toimesta.
Uusi tutkimus julkaistiin 8. toukokuuta ACS-anturit kuvailee herkkää, ympäristöystävällistä, edullista ja joustavaa PEGS-prototyyppiä (paperipohjainen sähköinen kaasuanturi), joka pystyy havaitsemaan pilaantumiskaasuja, kuten ammoniakkia ja trimetyyliamiinia, jotka voivat liueta veteen. Anturi on muotoiltu tulostamalla hiilielektrodit helposti saatavilla olevalle selluloosapaperille käyttämällä yksinkertaista kuulakärkikynää ja automaattista leikkuriplotteria. Selluloosapaperi, vaikka näyttää kuivalta, koostuu erittäin hygroskooppisista selluloosakuiduista, jotka sisältävät kosteutta, joka imeytyy niiden pinnalle ulkoisesta ympäristöstä. Täten märkäkemiallisia menetelmiä voidaan käyttää vesiliukoisten kaasujen tunnistamiseen tämän hygroskooppisen ominaisuuden vuoksi ja ilman veden lisäämistä alustaan. Paperin johtavuus voidaan mitata käyttämällä kahta hiili(grafiitti)elektrodia, jotka on painettu paperin pinnalle. Siten ohut kalvo veden sähköisistä ominaisuuksista voidaan helposti tutkia johtavuuden avulla. Kun mitä tahansa vesiliukoista kaasua on läsnä välittömässä ympäristössä, tämä johtaa paperin ionijohtavuuden lisääntymiseen pääasiassa vesiliukoisen kaasun (kaasujen) hajoamisen vuoksi paperin pinnalla olevassa ohuessa vesikalvossa.
Tutkijat testasivat PEGS-teknologiaa pakatuilla elintarvikkeilla (lihavalmisteilla – erityisesti kalalla ja kanalla) laboratoriossa tuoreuden kvantitiiviseksi seuraamiseksi. Tulokset osoittivat, että PEGS-anturi oli erittäin herkkä vesiliukoisille kaasuille, koska se pystyi havaitsemaan nopeasti ja tarkasti pieniä määriä pilaantumiskaasuja verrattuna olemassa oleviin antureisiin. Testatut kaasut olivat hiilimonoksidi, hiilidioksidi, rikkidioksidi, trimetyyliamiini ja ammoniakki, jotka olivat herkimpiä ammoniakille, koska se liukenee hyvin veteen. PEGS osoitti parempaa suorituskykyä, parempaa vasteaikaa ja korkeampaa herkkyyttä. Myöskään lisälämmitystä tai monimutkaista valmistusta ei tarvittu. Nämä tulokset validoitiin vakiintuneella mikrobiologisella testauksella, jossa käytetään bakteeriviljelmiä. Siksi PEGS soveltuu indikaattoriksi elintarvikkeiden tuoreuden vaihteluille pakatun lihan mikrobikontaminaation vuoksi. Lisäksi anturin rakenne on yhdistetty sarjaan mikrosiruja, joita kutsutaan NFC (Near Field communication) -tunnisteiksi, jotta lukemat voidaan ottaa langattomasti lähellä olevista mobiililaitteista.
Tässä tutkimuksessa kuvattu ainutlaatuinen anturi on ensimmäinen kaupallisesti kannattava, myrkytön ja ympäristöystävällinen anturi, jota voidaan käyttää elintarvikkeiden tuoreuden testaamiseen napauttamalla niiden herkkyyttä ruoan hajoamiseen osallistuville kaasuille. Tärkeää on, että se on halpa, vain murto-osa olemassa olevien antureiden hinnasta. PEGS toimii hyvin huoneenlämmössä ja jopa 100-prosenttisissa kosteissa olosuhteissa, mutta kuluttaa hyvin vähän energiaa. Kirjoittajien mukaan PEGS voisi olla saatavilla valmistajien ja supermarkettien kaupallisiin elintarvikepakkauksiin seuraavan kolmen vuoden aikana. Niiden käyttö voitaisiin laajentaa myös muihin kemiallisiin ja lääketieteellisiin, maatalouteen ja ympäristöllisiin sovelluksiin.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
Barandun G et ai. 2019. Selluloosakuidut mahdollistavat vesiliukoisten kaasujen sähköisen tunnistamisen lähes nollakustannuksilla. ACS anturit. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
