Forskere har udviklet en billig sensor ved hjælp af PEGS-teknologi, som kan teste mad friskhed og kan hjælpe med at reducere spild på grund af kassering mad for tidligt (smidning af mad, udelukkende fordi den er tæt på (eller passeret) sidste anvendelsesdato, uanset dens faktiske friskhed). Sensorerne kan integreres i fødevareemballage eller tags.
Næsten 30 procent af mad som er sikkert til menneskeføde, kasseres eller simpelthen smides ud hvert år. Et stort bidrag til dette massive madspild er gennem kassering foretaget af forbrugeren eller supermarkeder, især i udviklede lande. Mad spild er ved at blive et globalt problem, og det har enorme konsekvenser for økonomi og miljø.
Alt sammen pakket mad sælges i butikker og supermarkeder har en etiket med 'sidste anvendelsesdato', som angiver datoen, indtil hvor fødevaren er sikker og spiselig at indtage. Eksperter siger dog, at denne dato, som normalt udskrives af producenten, kun er en tilnærmelse og ikke en nøjagtig indikator for den faktiske friskhed, da andre faktorer, som f.eks. forholdene, hvor maden opbevares, også er vigtige. Kassering mad for tidligt på basis af 'sidste anvendelsesdato' uanset dens faktiske friskhed bidrager til enorme mængder madspild hvert år.
Brug af sensorer er et lovende alternativ til producentens 'sidste anvendelsesdato', da disse sensorer kan spore tilstanden af letfordærvelige emballerede fødevarer og overføre det til brugeren i realtid. Mange typer sensorteknologier er blevet designet; de er dog endnu ikke blevet integreret i almindelig fødevareemballage på grund af flere årsager som kommerciel ulevedygtighed, høje omkostninger, kompleks fremstillingsproces og vanskeligheder ved brug. Disse teknologier har også været inkompatible med digitale platforme, så dataene ikke let kan forstås af brugeren.
En ny undersøgelse offentliggjort den 8. maj i ACS sensorer beskriver en følsom, miljøvenlig, billig og fleksibel prototype af PEGS (papirbaseret elektrisk gassensor), som kan detektere ødelæggende gasser som ammoniak og trimethylamin, der kan opløses i vand. Sensoren er blevet formuleret ved at printe kulstofelektroder på let tilgængeligt cellulosepapir ved hjælp af en simpel kuglepen og en automatisk skæreplotter. Selvom cellulosepapiret ser tørt ud, består det af meget hygroskopiske cellulosefibre, der indeholder fugt, som bliver adsorberet til deres overflade fra ydre miljø. Vådkemiske metoder kan således anvendes til at registrere vandopløselige gasser på grund af denne hygroskopiske egenskab og uden tilsætning af vand til substratet. Papirets ledningsevne kan måles ved at bruge to kulstof (grafit) elektroder, som er printet på papirets overflade. Således kan en tynd film af vands elektriske egenskaber let undersøges via konduktans. Når en hvilken som helst vandopløselig gas er til stede i direkte omgivelser, fører dette til en stigning i papirets ionkonduktans, hovedsageligt på grund af adskillelse af vandopløselig(e) gas(er) i den tynde film af vand på papirets overflade.
Forskere testede PEGS-teknologien på emballerede fødevarer (kødprodukter - især fisk og kylling) i laboratoriet for at overvåge friskheden kvantitativt. Resultaterne viste, at PEGS-sensoren udviste høj følsomhed over for vandopløselige gasser, da den var i stand til hurtigt og præcist at detektere spormængder af ødelæggende gasser sammenlignet med eksisterende sensorer. De testede gasser var carbonmonoxid, carbondioxid, svovldioxid, trimethylamin og ammoniak med højest følsomhed over for ammoniak, da det er meget opløseligt i vand. PEGS viste forbedret ydeevne, bedre responstid og højere følsomhed. Der var heller ikke behov for yderligere opvarmning eller kompleks fremstilling. Disse resultater blev valideret ved hjælp af etablerede mikrobiologiske test, der bruger bakteriekulturer. Derfor er PEGS velegnet som en indikator for variation i madens friskhed på grund af mikrobiel forurening i emballeret kød. Desuden er sensorens design blevet kombineret med en række mikrochips kaldet NFC (near field communication) tags for at gøre det muligt at tage aflæsninger på mobile enheder i nærheden trådløst.
Den unikke sensor, der er beskrevet i den aktuelle undersøgelse, er den første nogensinde kommercielt levedygtige, ikke-toksiske, miljøvenlige sensor, som kan bruges til at teste madvarers friskhed ved at trykke på deres følsomhed over for gasser, der er involveret i madhenfald. Det er vigtigt, at det er billigt til kun en brøkdel af prisen på eksisterende sensorer. PEGS fungerer godt ved stuetemperatur og endda ved 100 procent fugtige forhold, mens de bruger meget lidt energi. Ifølge forfatterne kan PEGS være tilgængelig til at blive integreret i kommerciel fødevareemballage af producenter og supermarkeder i de næste 3 år. Deres anvendelse kan også udvides til andre kemiske og medicinske, landbrugs- og miljømæssige anvendelser.
***
{Du kan læse den originale forskningsartikel ved at klikke på DOI-linket nedenfor på listen over citerede kilder}
Kilde (r)
Barandun G et al. 2019. Cellulosefibre muliggør næsten nul-omkostnings elektrisk registrering af vandopløselige gasser. ACS sensorer. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
