Forskere har utviklet en billig sensor ved hjelp av PEGS-teknologi som kan teste mat friskhet og kan bidra til å redusere svinn på grunn av kassering mat for tidlig (kasting av mat utelukkende fordi den er nær (eller passert) siste bruksdato, uavhengig av den faktiske ferskheten). Sensorene kan integreres i matemballasje eller merkelapper.
Nesten 30 prosent av mat som er trygt for konsum kastes eller bare kastes hvert år. Et stort bidrag til dette massive matspild er gjennom kassering gjort av forbrukeren eller supermarkeder, spesielt i utviklede land. Mat svinn er i ferd med å bli et globalt problem, og det har store konsekvenser for økonomi og miljø.
Alt pakket mat som selges i butikker og supermarkeder har en etikett med «siste dato» som indikerer datoen til når maten er trygg og spiselig å konsumere. Eksperter sier imidlertid at denne datoen, som vanligvis skrives ut av produsenten, bare er en tilnærming og ikke en nøyaktig indikator på faktisk ferskhet, da andre faktorer, for eksempel forholdene der maten lagres, også er viktige. Kassering mat for tidlig på grunnlag av «siste dato», uavhengig av faktisk ferskhet, bidrar til enorme mengder matsvinn hvert år.
Bruk av sensorer er et lovende alternativ til produsentens "siste dato" da disse sensorene kan spore tilstanden til lett bedervelige matvarer og overføre den til brukeren i sanntid. Mange typer sensorteknologier er designet; Imidlertid har de ennå ikke blitt integrert i vanlig matemballasje på grunn av flere årsaker som kommersiell ulevelighet, høye kostnader, kompleks fabrikasjonsprosess og vanskeligheter med bruk. Disse teknologiene har også vært inkompatible med digitale plattformer, slik at dataene ikke lett kan forstås av brukeren.
En ny studie publisert 8. mai i ACS-sensorer beskriver en sensitiv, miljøvennlig, rimelig og fleksibel prototype av PEGS (papirbasert elektrisk gasssensor) som kan oppdage ødeleggende gasser som ammoniakk og trimetylamin som kan løses opp i vann. Sensoren er formulert ved å trykke karbonelektroder på lett tilgjengelig cellulosepapir ved hjelp av en enkel kulepenn og en automatisert kutterplotter. Selv om cellulosepapiret ser tørt ut, består det av svært hygroskopiske cellulosefibre som inneholder fuktighet som blir adsorbert til overflaten fra ytre miljø. Således kan våtkjemiske metoder brukes for å registrere vannløselige gasser på grunn av denne hygroskopiske egenskapen og uten tilsetning av vann til substratet. Konduktansen til papiret kan måles ved å bruke to karbon (grafitt) elektroder som er trykt på overflaten av papiret. Således kan en tynn film av vannets elektriske egenskaper enkelt undersøkes via konduktans. Når vannløselig gass er tilstede i direkte omgivelser, fører dette til økning i ionisk ledningsevne av papiret, hovedsakelig på grunn av disassosiasjon av vannløselig(e) gass(er) i den tynne filmen av vann på overflaten av papiret.
Forskere testet PEGS-teknologien på pakket mat (kjøttprodukter – spesielt fisk og kylling) i laboratoriet for å overvåke ferskheten kvantitativt. Resultatene viste at PEGS-sensoren viste høy følsomhet for vannløselige gasser da den var i stand til raskt og nøyaktig å oppdage spormengder av ødelagte gasser sammenlignet med eksisterende sensorer. Gassene som ble testet var karbonmonoksid, karbondioksid, svoveldioksid, trimetylamin og ammoniakk med høyest følsomhet for ammoniakk på grunn av at den er svært løselig i vann. PEGS viste forbedret ytelse, bedre responstid og høyere følsomhet. Det var heller ikke nødvendig med ytterligere oppvarming eller kompleks produksjon. Disse resultatene ble validert ved hjelp av etablert mikrobiologisk testing som bruker bakteriekulturer. Derfor er PEGS egnet som en indikator på variasjon i matens ferskhet på grunn av mikrobiell forurensning i pakket kjøtt. Videre har sensorens design blitt kombinert med en serie mikrobrikker kalt NFC (near field communication)-tagger for å gjøre det mulig å ta avlesninger på mobile enheter i nærheten trådløst.
Den unike sensoren beskrevet i den nåværende studien er den første kommersielt levedyktige, ikke-giftige, miljøvennlige sensoren som kan brukes til å teste ferskheten til matvarer ved å tappe deres følsomhet for gasser som er involvert i matforfall. Viktigere, det er billig, til bare en brøkdel av kostnadene for eksisterende sensorer. PEGS fungerer godt i romtemperatur og til og med ved 100 prosent fuktige forhold mens de bruker svært lite energi. I følge forfatterne kan PEGS være tilgjengelig for integrering i kommersiell matemballasje av produsenter og supermarkeder i løpet av de neste 3 årene. Bruken av dem kan også utvides til andre kjemiske og medisinske, jordbruks- og miljøapplikasjoner.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Barandun G et al. 2019. Cellulosefibre muliggjør nesten null-kostnad elektrisk sensing av vannløselige gasser. ACS-sensorer. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
