Czujniki świeżości żywności mogą zastąpić daty przydatności do spożycia, aby zapobiegać marnotrawieniu żywności

Naukowcy opracowali nowe czujniki, które jak twierdzą mogą pomóc zarówno sieciom handlowym jak i zwykłym konsumentom, w wykrywaniu psucia się i ograniczaniu marnotrawienia żywności. Jeden na trzech konsumentów w Wielkiej Brytanii wyrzuca żywność tylko dlatego, że przekracza datę przydatności do spożycia, przy czym szacuje się, że sześćdziesiąt procent (4,2 miliona ton) żywności o wartości 12,5 miliarda funtów, którą wyrzucamy każdego roku, jest nadal bezpieczne do spożycia.

Prototypowe czujniki laboratoryjne kosztują 0,02 $ (2 centy). Znane są jako „papierowe elektryczne czujniki gazu” (PEGS - paper-based electrical gas sensors), wykrywają gazy odpadowe, takie jak amoniak i trimetyloamina, w produktach mięsnych i rybach. Dane z czujników można odczytać za pomocą smartfona, aby sprawdzić, czy jedzenie jest wciąż bezpieczne.

Naukowcy z Imperial College London, którzy opracowali PEGS, wykonali czujniki drukując elektrody węglowe na łatwo dostępnym papierze celulozowym. Materiały biodegradowalne są przyjazne dla środowiska i nietoksyczne, dzięki czemu nie szkodzą środowisku i są bezpieczne w stosowaniu w opakowaniach do żywności. Czujniki są połączone ze znacznikami „Near Field Communication (NFC)” - szereg mikroukładów, które można odczytać z pobliskich urządzeń mobilnych.

Naukowcy twierdzą, że czujniki mogą ostatecznie zastąpić datę przydatności do użycia - mniej wiarygodny wskaźnik świeżości i jadalności. Niskie koszty rozwiązania mogą również ostatecznie obniżyć koszt żywności dla konsumentów.

PEGS to pierwsze w historii komercyjnie opłacalne czujniki świeżości żywności. Naukowiec prowadzący dr Firat Güder z Departamentu Bioinżynierii Imperial College powiedział: „Chociaż daty przydatności do spożycia są zaprojektowane tak, aby zapewnić nam bezpieczeństwo, mogą też być czynnikiem skłaniającym konsumenta do wyrzucania żywności jadalnej. W rzeczywistości daty przydatności do spożycia nie są całkowicie wiarygodne, ponieważ ludzie często chorują na choroby przenoszone przez żywność z powodu złego przechowywania, nawet gdy data przydatności produktu nie została przekroczona.

Konsumenci chcą mieć pewność, że jedzenie które spożywają jest bezpieczne i chcą unikać niepotrzebnego wyrzucania jedzenia, ponieważ nie są w stanie ocenić jego bezpieczeństwa. Czujniki te są na tyle tanie, że mamy nadzieję, że supermarkety mogą je wykorzystać w ciągu trzech lat.

Naszą wizją jest stosowanie PEGS w opakowaniach do żywności, aby zmniejszyć niepotrzebne marnotrawienie żywności i wynikające z tego zanieczyszczenia z tworzyw sztucznych”.

Marnowanie jedzenia

Konsumenci polegają na terminach przydatności do spożycia, a nawet „testach wąchania”, aby sprawdzić, czy ich żywność jest bezpieczna do spożycia, ale obecnie nie ma komercyjnie opłacalnej, niezawodnej alternatywy dla tych opcji, która zapewniłaby obiektywną informację zwrotną na temat świeżości i bezpieczeństwa żywności.

Współtwórca badania Giandrin Barandun, również z Wydziału Bioinżynierii, powiedział: „Terminy przydatności do spożycia według szacunków określają, kiedy łatwo psujący się produkt może nie być już jadalny - ale nie zawsze odzwierciedlają jego rzeczywistą świeżość.

Chociaż przemysł spożywczy - i konsumenci - są ze zrozumiałych względów ostrożni w odniesieniu do okresu przydatności do spożycia, nadszedł czas, aby przyjąć technologię, która mogłaby dokładniej wykryć jadalność i zmniejszyć marnotrawienie żywności i zanieczyszczenie tworzyw sztucznych”.

Ponieważ PEGS mogą zostać wykorzystane do analizy produktów drogich takich jak mięso czy ryby, mogą pozwolić sieciom handlowym i konsumentóm, zaoszczędzić pieniądze, zmniejszając marnotrawstwo i umożliwiając sklepom stosowanie ukierunkowanej obniżki cen w odniesieniu do konkretnych produktów opartych na PEGS, a nie datach przydatności do spożycia.

Obecnie stosowane czujniki

Istniejące czujniki psucia się żywności nie są powszechnie stosowane, ponieważ są zbyt drogie (często zawierają jedną czwartą całkowitych kosztów pakowania) lub są zbyt trudne do zinterpretowania. Czujniki zmieniające kolor mogłyby w rzeczywistości zwiększyć marnotrawienie żywności, ponieważ konsumenci mogliby interpretować nawet najmniejsze zmiany koloru czujnika jako zepsute jedzenie.

Technologia PEGS ma na celu rozwiązanie obu tych problemów. Autorzy stwierdzili, że oprócz tego, że są tańsze w produkcji i łatwiejsze do interpretacji dzięki odczytom elektronicznym, PEGS pokonują wiele wad obecnych czujników gazowych, m.in.:

• Działają efektywnie przy prawie 100% wilgotności, gdzie większość czujników nie daje rady się powyżej 90%.
• Pracują w temperaturze pokojowej, dzięki czemu nie ma potrzeby podgrzewania produktu, przez co zużywają bardzo małe ilości energii.
• Są wrażliwe tylko na gazy biorące udział w procesie psucia się żywności, podczas gdy inne czujniki mogą być wyzwalane przez inne gazy
• Niskie koszty i prostota wykonania

Dr Güder powiedział „Wierzymy, że nasza bardzo prosta technika może być z łatwością zwiększona, aby produkować PEGS na masową skalę przy użyciu istniejących metod drukowania, takich jak sitodruk i drukowanie z roll-to-roll”.

Co dalej?

Autorzy mają nadzieję, że PEGS może mieć zastosowanie wykraczające poza przetwarzanie żywności, takie jak wykrywanie chemikaliów w rolnictwie, jakość powietrza i wykrywanie markerów chorobowych w oddechu, czy w przypadku choroby nerek. Zanim jednak będą mogły zostać zastosowane poza ich obecnym zastosowaniem, naukowcy mają nadzieję rozwiązać problem wrażliwości PEG na obniżanie wilgotności.

Następnie autorzy mają nadzieję na zwiększenie użyteczności PEG poprzez zastosowanie ich do innych rodzajów żywności i przemysłu. Obecnie opracowują szereg PEGS, w których każdy czujnik wykrywa inną substancję chemiczną. Dzięki tej technice matryca da unikalne sygnały dla różnych gazów i / lub zmieniającej się wilgotności, co sprawi, że technologia będzie miała zastosowanie do szerszej gamy rodzajów żywności i innych zastosowań.

Badania zostały sfinansowane sfinansowana przez Radę ds. Badań Naukowych i Inżynierii Fizycznej (Engineering and Physical Sciences Research Council).

Źródło:

Giandrin Barandun, Matteo Soprani, Sina Naficy, Max Grell, Michael Kasimatis, Kwan Lun Chiu, Andrea Ponzoni, Firat Guder. Cellulose fibers enable near zero-cost electrical sensing of water-soluble gases. ACS Sensors, 2019; DOI: 10.1021/acssensors.9b00555

https://www.imperial.ac.uk/news/191413/food-freshness-sensors-could-replace-use-by/