Teadlased on välja töötanud odava anduri, kasutades PEGS-tehnoloogiat, mida saab testida toit värskuse ja võib aidata vähendada äraviskamisest tulenevat raiskamist toit enneaegselt (toidu äraviskamine üksnes seetõttu, et see on kõlblikkusaja lähedal (või on möödas), olenemata selle tegelikust värskusest). Andureid saab integreerida toidupakenditesse või siltidesse.
Peaaegu 30 protsenti toit mis on inimtoiduks ohutu, visatakse igal aastal minema või lihtsalt ära. Suur panus sellesse massi toidu raiskamine see toimub tarbija või supermarketite poolt äraviskamise kaudu, eriti arenenud riikides. toit raiskamine on muutumas ülemaailmseks probleemiks ning sellel on tohutu mõju majandusele ja keskkonnale.
Kõik pakitud toit kauplustes ja supermarketites müüdaval tootel on silt „kõlblik kuni”, mis näitab kuupäeva, milleni toit on tarbimiseks ohutu ja söödav. Kuid eksperdid ütlevad, et see kuupäev, mille tootja tavaliselt trükib, on vaid ligikaudne, mitte täpne tegeliku värskuse näitaja, kuna olulised on ka muud tegurid, näiteks toidu säilitustingimused. Viskamine toit Enneaegselt kõlblikkusaja järgi, sõltumata selle tegelikust värskusest, põhjustab igal aastal tohutul hulgal toidu raiskamist.
Andurite kasutamine on paljulubav alternatiiv tootja kasutustähtajale, kuna need andurid suudavad jälgida kiiresti riknevate pakendatud toiduainete seisukorda ja edastada selle kasutajale reaalajas. Disainitud on mitut tüüpi anduritehnoloogiaid; kuid neid ei ole veel integreeritud tavalistesse toidupakenditesse mitmel põhjusel, nagu kaubanduslik elujõuetus, kõrged kulud, keeruline valmistamisprotsess ja kasutusraskused. Samuti ei ole need tehnoloogiad digitaalsete platvormidega ühilduvad, mistõttu ei saa kasutaja andmeid hõlpsasti mõista.
Uus uuring, mis avaldati 8. mail aastal ACS andurid kirjeldab tundlikku, keskkonnasõbralikku, odavat ja paindlikku PEGS-i (paberipõhine elektriline gaasiandur) prototüüpi, mis suudab tuvastada riknevaid gaase, nagu ammoniaak ja trimetüülamiin, mis võivad vees lahustuda. Andur on loodud süsinikelektroodide printimisel hõlpsasti kättesaadavale tselluloospaberile, kasutades lihtsat pastapliiatsit ja automaatset lõikurit. Kuigi tselluloospaber näeb välja kuiv, koosneb väga hügroskoopsetest tsellulooskiududest, mis sisaldavad niiskust, mis adsorbeerub väliskeskkonnast nende pinnale. Seega saab selle hügroskoopse omaduse tõttu kasutada märgkeemilisi meetodeid vees lahustuvate gaaside tuvastamiseks ilma substraadile vett lisamata. Paberi juhtivust saab mõõta kahe süsiniku (grafiit) elektroodi abil, mis on trükitud paberi pinnale. Seega saab vee elektriliste omaduste õhukest kilet juhtivuse kaudu hõlpsasti sondeerida. Kui mis tahes vees lahustuv gaas on otseses ümbruses, suurendab see paberi ioonjuhtivust peamiselt veeslahustuvate gaaside disassotsieerumise tõttu õhukeses veekihis paberi pinnal.
Teadlased katsetasid laboris PEGS-tehnoloogiat pakendatud toiduainetel (lihatooted – eriti kala ja kana), et kvantitatiivselt jälgida värskust. Tulemused näitasid, et PEGS-andur oli vees lahustuvate gaaside suhtes väga tundlik, kuna suutis olemasolevate anduritega võrreldes kiiresti ja täpselt tuvastada riknevate gaaside jälgi. Testitud gaasid olid süsinikmonooksiid, süsinikdioksiid, vääveldioksiid, trimetüülamiin ja ammoniaak, mis olid ammoniaagi suhtes kõige tundlikumad, kuna see lahustub vees hästi. PEGS näitas paremat jõudlust, paremat reageerimisaega ja suuremat tundlikkust. Samuti ei olnud vaja täiendavat kütmist ega keerukat valmistamist. Need tulemused kinnitati väljakujunenud mikrobioloogiliste testide abil, mis kasutavad bakterikultuure. Seetõttu sobib PEGS pakendatud liha mikroobse saastumise tõttu toidu värskuse varieerumise indikaatoriks. Lisaks on anduri konstruktsioon kombineeritud mitme mikrokiibiga, mida nimetatakse NFC (lähiväljaside) siltideks, et võimaldada näitude võtmist lähedal asuvates mobiilseadmetes juhtmevabalt.
Käesolevas uuringus kirjeldatud ainulaadne andur on kõigi aegade esimene kaubanduslikult elujõuline, mittetoksiline ja keskkonnasõbralik andur, mida saab kasutada toiduainete värskuse testimiseks, puudutades nende tundlikkust toidu lagunemisel osalevate gaaside suhtes. Oluline on see, et see on odav, vaid murdosa olemasolevate andurite maksumusest. PEGS töötab hästi toatemperatuuril ja isegi 100 protsenti niisketes tingimustes, tarbides samas väga vähe energiat. Autorite sõnul võivad tootjad ja supermarketid PEGS-i integreerida kaubanduslikesse toiduainete pakenditesse järgmise 3 aasta jooksul. Nende kasutamist võiks laiendada ka muudele keemia- ja meditsiini-, põllumajandus- ja keskkonnarakendustele.
***
{Saate lugeda esialgset uurimistööd, klõpsates alltoodud allika(te) loendis DOI lingil}
Allikas (d)
Barandun G et al. 2019. Tsellulooskiud võimaldavad veeslahustuvate gaaside peaaegu nullkuluga elektrilist tuvastamist. ACS-andurid. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
