Scientists have developed an inexpensive sensor using PEGS technology which can test hrana freshness and can help reduce wastage due to discarding hrana 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 hrana which is safe for human consumption is discarded or simply thrown away every year. A major contribution towards this massive rasipanje hrane je kroz odbacivanje koje obavljaju potrošači ili supermarketi, posebno u razvijenim zemljama. Hrana otpad postaje globalno pitanje i ima velike implikacije na gospodarstvo i okoliš.
Sve zapakirano hrana koja se prodaje u trgovinama i supermarketima ima oznaku "rok upotrebe" koja označava datum do kada je hrana sigurna i jestiva za konzumiranje. Međutim, stručnjaci kažu da je ovaj datum koji obično ispisuje proizvođač samo približan, a ne točan pokazatelj stvarne svježine jer su važni i drugi čimbenici, primjerice uvjeti u kojima se hrana čuva. Odbacivanje hrana prerano na temelju 'roka upotrebe', bez obzira na stvarnu svježinu, pridonosi ogromnim količinama rasipanja hrane svake godine.
Korištenje senzora obećavajuća je alternativa proizvođačevoj 'uporabi do datuma' jer ti senzori mogu pratiti stanje kvarljive pakirane hrane i prenijeti je korisniku u stvarnom vremenu. Osmišljene su mnoge vrste senzorskih tehnologija; međutim, oni još nisu integrirani u uobičajena pakiranja hrane zbog nekoliko razloga kao što su komercijalna neodrživost, visoki troškovi, složeni proces proizvodnje i poteškoća u korištenju. Također, ove tehnologije nisu kompatibilne s digitalnim platformama pa korisnik ne može lako razumjeti podatke.
Nova studija objavljena 8. svibnja god ACS senzori opisuje osjetljiv, ekološki prihvatljiv, jeftin i fleksibilan prototip PEGS-a (električni senzor plina na bazi papira) koji može otkriti plinove kvarenja poput amonijaka i trimetilamina koji se mogu otopiti u vodi. Senzor je formuliran ispisivanjem ugljičnih elektroda na lako dostupan papir od celuloze pomoću jednostavne kemijske olovke i automatiziranog rezača. Celulozni papir, iako izgleda suh, sastoji se od visoko higroskopnih celuloznih vlakana koja sadrže vlagu koja se adsorbira na njihovu površinu iz vanjskog okruženja. Stoga se mokre kemijske metode mogu koristiti za otkrivanje plinova topivih u vodi zbog ovog higroskopnog svojstva i bez dodavanja vode u podlogu. Vodljivost papira može se izmjeriti pomoću dvije ugljične (grafitne) elektrode koje su otisnute na površinu papira. Stoga se tanki film električnih svojstava vode može lako ispitati putem vodljivosti. Kada je u izravnom okruženju prisutan bilo koji plin topiv u vodi, to dovodi do povećanja ionske vodljivosti papira uglavnom zbog disocijacije plinova topljivih u vodi u tankom sloju vode na površini papira.
Istraživači su testirali PEGS tehnologiju na pakiranoj hrani (mesnim proizvodima – osobito ribi i piletini) u laboratoriju kako bi kvantitativno pratili svježinu. Rezultati su pokazali da je PEGS senzor pokazao visoku osjetljivost na plinove topive u vodi jer je mogao brzo i točno detektirati količine plinova koji se kvare u tragovima u usporedbi s postojećim senzorima. Ispitani plinovi bili su ugljični monoksid, ugljični dioksid, sumporov dioksid, trimetilamin i amonijak s najvećom osjetljivošću na amonijak jer je vrlo topiv u vodi. PEGS je pokazao poboljšane performanse, bolje vrijeme odziva i veću osjetljivost. Također, nije bilo potrebno dodatno grijanje ili složena izrada. Ovi rezultati su potvrđeni korištenjem utvrđenih mikrobioloških ispitivanja koja koriste bakterijske kulture. Stoga je PEGS prikladan kao pokazatelj varijacije u svježini hrane zbog mikrobne kontaminacije u pakiranom mesu. Nadalje, dizajn senzora kombiniran je s nizom mikročipova zvanih NFC (near field communication) oznaka kako bi se omogućilo bežično mjerenje očitanja na mobilnim uređajima u blizini.
Jedinstveni senzor opisan u trenutnoj studiji prvi je ikad komercijalno održiv, netoksičan, ekološki prihvatljiv senzor koji se može koristiti za testiranje svježine namirnica tako što se tapka njihova osjetljivost na plinove koji sudjeluju u propadanju hrane. Važno je da je jeftin, sa samo djelićem cijene postojećih senzora. PEGS dobro funkcionira na sobnoj temperaturi, pa čak i pri 100 posto vlažnim uvjetima, a troši vrlo malo energije. Prema autorima, PEGS bi mogao biti dostupan za integraciju u komercijalna pakiranja hrane od strane proizvođača i supermarketa u sljedeće 3 godine. Njihova bi se upotreba također mogla proširiti na druge kemijske i medicinske, poljoprivredne i ekološke primjene.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Barandun G i sur. 2019. Celulozna vlakna omogućuju gotovo nultu cijenu električnog senzora plinova topivih u vodi. ACS senzori. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
