دانشمندان با استفاده از فناوری PEGS یک حسگر ارزان قیمت ساخته اند که می تواند آزمایش کند غذا تازگی و می تواند به کاهش ضایعات ناشی از دور ریختن کمک کند غذا پیش از موعد (دور انداختن غذا صرفاً به این دلیل که به تاریخ مصرف نزدیک است (یا گذشته است) بدون توجه به تازگی واقعی آن). حسگرها را می توان در بسته بندی یا برچسب مواد غذایی ادغام کرد.
تقریبا 30 درصد از غذا که برای مصرف انسان بی خطر است هر سال دور انداخته یا به سادگی دور ریخته می شود. سهم عمده ای برای این عظیم رژیم غذایی از طریق دور ریختن توسط مصرف کننده یا سوپرمارکت ها به ویژه در کشورهای توسعه یافته انجام می شود. غذا اتلاف در حال تبدیل شدن به یک موضوع جهانی است و پیامدهای زیادی بر اقتصاد و محیط زیست دارد.
همه بسته بندی شده غذا که در فروشگاه ها و سوپرمارکت ها به فروش می رسد دارای برچسب "استفاده بر اساس تاریخ" است که تاریخ تا زمانی که غذا ایمن و قابل مصرف است را نشان می دهد. با این حال، کارشناسان می گویند این تاریخ که معمولاً توسط سازنده چاپ می شود، فقط یک تقریب است و نشانگر دقیقی از تازگی واقعی نیست، زیرا سایر عوامل به عنوان مثال شرایط نگهداری مواد غذایی نیز مهم است. دور انداختن غذا پیش از موعد بر اساس "استفاده تا تاریخ" بدون در نظر گرفتن تازگی واقعی آن، هر ساله به مقدار زیادی از هدر رفتن مواد غذایی کمک می کند.
استفاده از حسگرها جایگزین امیدوارکننده ای برای «استفاده بر اساس تاریخ» سازنده است، زیرا این حسگرها می توانند وضعیت غذاهای بسته بندی شده فاسد شدنی را ردیابی کرده و آن را در زمان واقعی به کاربر منتقل کنند. انواع بسیاری از فناوری های حسگر طراحی شده اند. با این حال، آنها هنوز در بسته بندی های اصلی مواد غذایی ادغام نشده اند به دلایل مختلفی مانند غیرقابل استفاده بودن تجاری، هزینه های بالا، فرآیند پیچیده ساخت و سختی استفاده. همچنین، این فناوری‌ها با پلتفرم‌های دیجیتال ناسازگار بوده‌اند، بنابراین داده‌ها به راحتی برای کاربر قابل درک نیستند.
یک مطالعه جدید در 8 می منتشر شد سنسور ACS یک نمونه اولیه حساس، سازگار با محیط زیست، کم هزینه و انعطاف پذیر از PEGS (حسگر گاز الکتریکی مبتنی بر کاغذ) را توصیف می کند که می تواند گازهای فاسد کننده مانند آمونیاک و تری متیل آمین را که می توانند در آب حل شوند، تشخیص دهد. این حسگر با چاپ الکترودهای کربنی بر روی کاغذ سلولزی به راحتی در دسترس با استفاده از یک قلم توپی ساده و یک پلاتر کاتر خودکار فرموله شده است. کاغذ سلولزی، اگرچه خشک به نظر می رسد، از الیاف سلولزی بسیار مرطوب و حاوی رطوبت تشکیل شده است که از محیط خارجی به سطح آنها جذب می شود. بنابراین می توان از روش های شیمیایی مرطوب برای سنجش گازهای محلول در آب به دلیل این خاصیت رطوبت سنجی و بدون افزودن آب به بستر استفاده کرد. رسانایی کاغذ را می توان با استفاده از دو الکترود کربن (گرافیت) که بر روی سطح کاغذ چاپ می شود اندازه گیری کرد. بنابراین، لایه نازکی از خواص الکتریکی آب را می توان به راحتی از طریق رسانایی بررسی کرد. هنگامی که هر گاز محلول در آب در اطراف مستقیم وجود داشته باشد، این منجر به افزایش رسانایی یونی کاغذ می شود که عمدتاً به دلیل جدا شدن گاز(های) محلول در آب در لایه نازک آب روی سطح کاغذ است.
محققان فناوری PEGS را بر روی غذاهای بسته بندی شده (محصولات گوشتی – به ویژه ماهی و مرغ) در آزمایشگاه آزمایش کردند تا تازگی آن را به طور کمی کنترل کنند. نتایج نشان داد که حسگر PEGS حساسیت بالایی به گازهای محلول در آب از خود نشان می‌دهد، زیرا قادر به تشخیص سریع و دقیق مقادیر کمی از گازهای فاسد در مقایسه با سنسورهای موجود است. گازهای مورد آزمایش عبارت بودند از مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد، تری متیل آمین و آمونیاک با بیشترین حساسیت به آمونیاک به دلیل محلول بودن آن در آب. PEGS عملکرد بهبود یافته، زمان پاسخ بهتر و حساسیت بالاتر را نشان داد. همچنین، نیازی به گرمایش اضافی یا ساخت پیچیده نبود. این نتایج با استفاده از آزمایش‌های میکروبیولوژیکی که از کشت‌های باکتریایی استفاده می‌کند، تأیید شد. بنابراین PEGS به عنوان شاخص تغییر در تازگی غذا به دلیل آلودگی میکروبی در گوشت بسته بندی شده مناسب است. علاوه بر این، طراحی حسگر با مجموعه ای از ریزتراشه ها به نام برچسب های NFC (ارتباطات میدان نزدیک) ترکیب شده است تا امکان خواندن در دستگاه های تلفن همراه نزدیک به صورت بی سیم را فراهم کند.
حسگر منحصربه‌فردی که در مطالعه حاضر توضیح داده شد، اولین حسگر تجاری، غیرسمی و سازگار با محیط زیست است که می‌تواند برای آزمایش تازگی مواد غذایی با ضربه زدن به حساسیت آنها به گازهای دخیل در پوسیدگی مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد. مهمتر از همه، ارزان است، فقط کسری از هزینه سنسورهای موجود. PEGS در دمای اتاق و حتی در شرایط 100 درصد مرطوب به خوبی کار می کند در حالی که انرژی بسیار کمی مصرف می کند. به گفته نویسندگان، PEGS می تواند در 3 سال آینده برای ادغام در بسته بندی های تجاری مواد غذایی توسط تولید کنندگان و سوپرمارکت ها در دسترس باشد. استفاده از آنها همچنین می تواند به سایر کاربردهای شیمیایی و پزشکی، کشاورزی و محیطی گسترش یابد.
***
{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}
منبع (ها)
باراندون جی و همکاران. 2019. الیاف سلولزی امکان سنجش الکتریکی تقریباً صفر گازهای محلول در آب را فراهم می کند. سنسورهای ACS https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
