Scientists have developed an inexpensive sensor using PEGS technology which can test pārtika freshness and can help reduce wastage due to discarding pārtika 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 pārtika which is safe for human consumption is discarded or simply thrown away every year. A major contribution towards this massive pārtikas izšķērdēšana to izmet patērētāji vai lielveikali, īpaši attīstītajās valstīs. Ēdiens izšķērdēšana kļūst par globālu problēmu, un tai ir milzīga ietekme uz ekonomiku un vidi.
Viss iepakots pārtika Veikalos un lielveikalos pārdotajiem produktiem ir etiķete "izlietot līdz", kas norāda datumu, līdz kuram pārtika ir droša un lietojama lietošanai uzturā. Tomēr eksperti saka, ka šis datums, ko parasti drukā ražotājs, ir tikai aptuvens, nevis precīzs faktiskā svaiguma rādītājs, jo svarīgi ir arī citi faktori, piemēram, pārtikas uzglabāšanas apstākļi. Izmešana pārtika priekšlaicīgi, pamatojoties uz “izlietot līdz datumam”, neatkarīgi no tā faktiskā svaiguma katru gadu veicina milzīgu pārtikas izšķērdēšanu.
Sensoru izmantošana ir daudzsološa alternatīva ražotāja noteiktajam “izlietot līdz datumam”, jo šie sensori var izsekot ātri bojājošos iepakoto pārtikas produktu stāvoklim un nodot to lietotājam reāllaikā. Ir izstrādātas daudzu veidu sensoru tehnoloģijas; tomēr tie vēl nav integrēti galvenajā pārtikas iepakojumā vairāku iemeslu dēļ, piemēram, komerciāla nedzīvojamība, augstās izmaksas, sarežģīts ražošanas process un lietošanas grūtības. Turklāt šīs tehnoloģijas ir bijušas nesaderīgas ar digitālajām platformām, tāpēc lietotājs nevar viegli uztvert datus.
Jauns pētījums, kas publicēts 8. maijā ACS sensori apraksta jutīgu, videi draudzīgu, zemu izmaksu un elastīgu PEGS (papīra elektrisko gāzes sensoru) prototipu, kas var noteikt bojājošās gāzes, piemēram, amonjaku un trimetilamīnu, kas var izšķīst ūdenī. Sensors ir izveidots, drukājot oglekļa elektrodus uz viegli pieejama celulozes papīra, izmantojot vienkāršu lodīšu pildspalvu un automatizētu griezēja ploteri. Celulozes papīrs, lai arī izskatās sauss, sastāv no ļoti higroskopiskām celulozes šķiedrām, kas satur mitrumu, kas no ārējās vides adsorbējas uz to virsmas. Tādējādi mitrās ķīmiskās metodes var izmantot ūdenī šķīstošo gāzu noteikšanai šīs higroskopiskās īpašības dēļ un bez ūdens pievienošanas substrātam. Papīra vadītspēju var izmērīt, izmantojot divus oglekļa (grafīta) elektrodus, kas ir uzdrukāti uz papīra virsmas. Tādējādi plānu ūdens elektrisko īpašību kārtiņu var viegli pārbaudīt, izmantojot vadītspēju. Ja tiešā apkārtnē atrodas jebkura ūdenī šķīstoša gāze, tas palielina papīra jonu vadītspēju galvenokārt ūdenī šķīstošās gāzes (-u) atdalīšanas dēļ plānā ūdens kārtiņā uz papīra virsmas.
Pētnieki laboratorijā pārbaudīja PEGS tehnoloģiju iepakotiem pārtikas produktiem (gaļas produktiem, īpaši zivīm un vistas gaļai), lai kvantitatīvi uzraudzītu svaigumu. Rezultāti parādīja, ka PEGS sensors uzrādīja augstu jutību pret ūdenī šķīstošām gāzēm, jo tas spēja ātri un precīzi noteikt bojājuma gāzu pēdas, salīdzinot ar esošajiem sensoriem. Pārbaudītās gāzes bija oglekļa monoksīds, oglekļa dioksīds, sēra dioksīds, trimetilamīns un amonjaks ar visaugstāko jutību pret amonjaku, jo tas labi šķīst ūdenī. PEGS uzrādīja uzlabotu veiktspēju, labāku reakcijas laiku un lielāku jutību. Tāpat nebija nepieciešama papildu apkure vai sarežģīta ražošana. Šie rezultāti tika apstiprināti, izmantojot noteiktas mikrobioloģiskās pārbaudes, kurās izmanto baktēriju kultūras. Tāpēc PEGS ir piemērots kā pārtikas svaiguma izmaiņu indikators iepakotas gaļas mikrobu piesārņojuma dēļ. Turklāt sensora dizains ir apvienots ar virkni mikroshēmu, ko sauc par NFC (near field communication) tagiem, lai nodrošinātu rādījumus tuvumā esošajās mobilajās ierīcēs, izmantojot bezvadu savienojumu.
Unikālais sensors, kas aprakstīts pašreizējā pētījumā, ir pirmais komerciāli dzīvotspējīgais, netoksisks, videi draudzīgs sensors, ko var izmantot, lai pārbaudītu pārtikas produktu svaigumu, pieskaroties to jutībai pret gāzēm, kas iesaistītas pārtikas sabrukšanas procesā. Svarīgi, ka tas ir lēts, tikai par daļu no esošo sensoru izmaksām. PEGS labi darbojas istabas temperatūrā un pat 100% mitros apstākļos, vienlaikus patērējot ļoti maz enerģijas. Pēc autoru domām, nākamo 3 gadu laikā ražotāji un lielveikali varētu integrēt PEGS komerciālajā pārtikas iepakojumā. To izmantošanu varētu paplašināt arī citos ķīmiskos un medicīnas, lauksaimniecības un vides lietojumos.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Barandun G et al. 2019. gads. Celulozes šķiedras nodrošina ūdenī šķīstošo gāzu elektrisko uztveršanu gandrīz bez maksas. ACS sensori. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
