تشخیص فساد مواد غذایی درون یخچال با حسگر بیونیک

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل ازادونس ساینس نیوز، این سیستم جدید از حسگر‌هایی برای تشخیص مواد شیمیایی خاصی استفاده می‌کند که هنگام تجزیه غذا و درنتیجه تغییر رنگ غذا آزاد می‌شوند. دانش پژوهان می‌گویند این دستگاه یک راه حل عملی برای یک مشکل جهانی ارائه می‌دهد.

به طور کلی، این پژوهش یک راهبرد تجسم بو را ایجاد می‌کند که امکان نظارت در محل، بلادرنگ و حساس برای ارزیابی کیفیت مواد غذایی را فراهم می‌آورد و در نهایت باعث کاهش پسماند غذایی و ایجاد ارزش اقتصادی قابل توجهی می‌شود.

بر اساس گزارش سازمان ملل، حدود یک سوم کل مواد غذایی تولید شده برای مصرف انسان، یا از بین می‌روند یا هدر می‌رود و و همین امر موجب شده کاهش پسماند مواد غذایی به یکی از اهداف کلیدی توسعه پایدار تبدیل شوسازمان بهداشت جهانی نیز اعلام کرده است در سراسر جهان، سالانه ۳۳ میلیون سال از عمر سالم افراد به دلیل بیماری‌های ناشی از غذا از دست می‌رود.

یک سیستم ساده و در دسترس برای نظارت بر تازگی غذا در خانه‌ها و همچنین در تنظیمات ذخیره سازی مواد غذایی صنعتی، می‌تواند برای مقابله با هر دوی این مسائل کمک کننده باشد.

این رویکرد جدید بر اساس یک چارچوب آلی شکل گرفته که مولکول‌های هیدروژن به آن پیوند خورده و ساختار شبکه‌ای سفت و سخت و سازمان یافته‌ای را تشکیل می‌دهد و با فلز خاکی کمیاب، یوروپیوم، تقویت شده است. این ساختار یک ماده متخلخل با حفره‌های ریز ایجاد می‌کند که به آن اجازه می‌دهد به طور انتخابی با مولکول‌های هدف، مانند مولکول‌هایی که در اثر فاسد شدن غذا آزاد می‌شوند، تعامل داشته باشد.

این دستگاه برای شناسایی مولکول‌های موسوم به آمین‌های بیوژنیک طراحی شده بود؛ ترکیبات حاوی نیتروژن که هنگام شکستن اسید‌های آمینه – بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها - تشکیل می‌شوند. این ترکیبات در بسیاری از سیستم‌های سالم، از جمله در بدن ما به عنوان تنظیم کننده فشار خون و انتقال عصبی یافت می‌شوند، اما در غذا، تجمع آنها به دلیل شروع به فاسد شدن غذا، نشان دهنده فساد یا تخمیر است.

محققان دانشگاه تونگجی حسگر غذای خود را در ژلی تعبیه شده کرده اند که در پاسخ به تماس با این مولکول‌ها تغییر رنگ می‌دهد و معیار بصری واضحی از شروع فاسد شدن غذای اطراف ایجاد می‌کند.

مجریان این طرح می‌گویند: «مهمتر از همه، این سیستم مزایای برجسته‌ای از جمله حساسیت بالا، پاسخ‌های فوق سریع (کمتر از شش ثانیه) و قابلیت بازیافت دارد و می‌تواند با گوشی‌های هوشمند برای تشخیص در محل استفاده شود.»

روش‌های دیگر تشخیص آمین‌های بیوژنیک به تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده نیاز دارد و یا فقط یک بار می‌توان از آن استفاده کرد و حتی زباله‌های بیشتری ایجاد می‌کند. اما ژل موجود در این مجموعه در دما‌ها و رطوبت‌های مختلف پایدار است و می‌توان دوباره آن را به کار برد.

هنگامی که به یک برنامه گوشی هوشمند، تصویری از تغییر رنگ نشان داده می‌شود، تصویر را تجزیه و تحلیل می‌کند تا میزان سنجش پذیری از تازگی را تولید کند. اگر قرار است این فناوری از آزمایشگاه به خانه‌های مردم منتقل شود، ارائه یک معیار واضح و کاربرپسند از تازگی در عرض چند ثانیه، ضروری است. 

پژوهشگران در آزمایش‌های خود نشان دادند این سیستم می‌تواند پنج نوع متداول آمین بیوژنیک را با دقت بالا در کمتر از شش ثانیه تشخیص دهد. همچنین دقیقا زمان شروع فاسد شدن مرغ و میگو را نیز شناسایی کرد.

در بسیاری از موارد افراد فراموش می‌کنند غذای موجود در یخچال را پیش از سررسید تاریخ انقضای آن مصرف کنند. در واقع، بر اساس برآورد‌های کمیسیون اروپا تا ۱۰ درصد از ضایعات مواد غذایی به پایان انقضای آن مربوط می‌شود. سیستمی که به ردیابی مواد غذایی تازه کمک کند، هم از نظر اقتصادی و هم از نظر ایمنی ارزش زیادی دارد.

دانشمندان سازنده این دستگاه معتقدند این تحقیق نخستین گام به سوی چنین سیستمی است.

آنها می‌گویند: «می دانیم که آزمایش‌های ایمنی و بهداشتی زیادی برای تجاری سازی این محصول نیاز است، اما کار ما یک ایده پیشگام برای نظارت بر تازگی غذا ارائه می‌دهد که معتقدیم در آینده‌ی نزدیک کاربرد‌های عملی خواهد داشت. علاوه بر این، اگر قرار است دستگاه تجاری شود، باید با خواص دیگری مانند ضد میکروبی یا رطوبت زدایی، که تمرکز کار بعدی ما خواهد بود، در آن تقویت شود».

نسخه بعدی از این حسگر غذا بر اساس ادراک انسان مدل سازی می‌شود که نه تنها تازگی غذا را حس می‌کند تا به کاربران از فساد احتمالی هشدار دهد، بلکه به طور فعال با بهینه سازی شرایط اطراف، عمر غذا را نیز افزایش می‌دهد.

نتیجه این کار می‌تواند به همه کمک کند تا غذای خود را کمی بهتر مدیریت کرده و همزمان با یک چالش جهانی نیز مقابله کنند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Advanced Functional Materials منتشر شده است.