Наносенсор для выявления некачественных продуктов

Видео: Рейды по выявлению некачественных семян

Группа ученых из Массачусетского технологического института (MIT) разработала дешевый наносенсор, который обнаруживает определенные газы, свидетельствующие о непригодности пищевых продуктов.

Создатели новинки говорят, что их наносенсор можно интегрировать в пищевую упаковку, чтобы покупатель мог сделать вывод о безопасности продукта, просто взглянув на него.

На страницах журнала Angewandte Chemie массачусетские исследователи рассказали об уникальной технологии, которая основана на использовании модифицированных углеродных нанотрубок с металлопорфиринами.

В Соединенных Штатах такие продукты, как мясо, птица и рыба, имеют ярлыки с указанием срока годности. Тем не менее, это не гарантирует 100% безопасности продуктов, потому что качество мяса сильно зависит от множества других факторов, особенно от условий его хранения.

Департамент сельского хозяйства США (USDA) акцентирует внимание на том, что «даже если срок годности продукта подходит к концу, но продукт хранился дома в надлежащих условиях, то, скорее всего, он будет безопасен».

На сегодняшний день срок годности на упаковке является единственным критерием, по которому неопытный человек может определять качество и безопасность продуктов. Профессор Тимоти Свэджер (Timothy Swager), преподаватель химии в MIT и ведущий автор статьи, говорит, что новый наносенсор призван лучше вооружить потребителя.



«С одной стороны, люди покупают продукты, которые покупать не стоит. С другой стороны, они постоянно выбрасывают продукты, у которых истекает срок годности, но которые в действительности еще пригодны», - пишет профессор.

Профессор Свэджер и его коллеги уже создали другое наноустройство на основе углеродных трубок, которое может определять свежесть фруктов. Это и другие разработки его команды работают на едином принципе: присутствие газа влияет на электрический ток, который проходит по углеродным нанотрубкам. Трубки просто модифицируются химическим путем, чтобы они подходили для определения того или иного газа.



Последнее изобретение ученых предназначено для идентификации биогенных аминов, таких как путресцин или кадаверин – продуктов разложения мяса. Чтобы добиться этого, они модифицировали нанотрубки с помощью металлопорфиринов – веществ, которые содержат атом металла, окруженный несколькими азотосодержащими кольцами. К примеру, гемоглобин – это один из металлопорфиринов с атомом железа в центре структуры.

В данном случае был использован металлопорфирин с атомом кобальта, который очень эффективно связывает амины. Когда кобальтсодержащий металлопорфирин вступает в контакт с аминами разлагающегося мяса, в углеродной нанотрубке увеличивается сопротивление, что можно зарегистрировать с помощью простейшего электрического прибора.

Профессор тестировал наносенсор на образцах свинины, курятины, трески и лосося. Устройство помогло достоверно определить качество всех образцов продукта. Профессор говорит, что их наносенсор – это самый дешевый и надежный способ проверить  безопасность пищевых продуктов, не прибегая к экспертизе.

«Преимущества наносенсоров заключаются в том, что они очень дешевые, очень маленькие и очень простые в производстве», - пишет он.

Роберто Форлони (Roberto Forloni), ведущий научный сотрудник Sealed Air, компании по производству упаковок для пищевых продуктов, прокомментировал появление новинки: «Есть несколько потенциальных преимуществ у недорогих сенсоров для измерения свежести продуктов в реальном времени. Это профилактика пищевых инфекций, повышение удовлетворенности потребителей, а также снижение расходов продуктовых магазинов и отдельных домохозяйств».

Наносенсор, который требует совсем немного энергии для работы, может стать частью новой беспроводной платформы, над которой сейчас работают профессор Свэджер и его коллеги. Эта платформа позволит в режиме реального времени получать данные о свежести продуктов от каждого сенсора на смартфон пользователя (например, заведующего складом или магазином).

Средства для разработки новой технологии были предоставлены Национальным научным фондом США.