11 Сентября, 2020
Ученые создали датчик-липучку для проверки качества продуктов

Американские ученые разработали пищевой датчик типа "липучка", с помощью которого можно проверить, не испорчены ли продукты и нет ли в них опасных бактерий, причем сделать это можно, не вскрывая упаковки. Описание изобретения опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.

Инженеры Массачусетского технологического института создали миниатюрный колориметрический датчик, внешне похожий на кусочек ленты-липучки, иглы которого выполнены из шелка.

"Шелк полностью съедобен, нетоксичен и может использоваться в качестве пищевого ингредиента, а также обладает достаточной механической прочностью, чтобы проникать сквозь ткани таких продуктов, как мясо, персики или салат", — приводятся в пресс-релизе института слова руководителя исследования Бенедетто Марелли (Benedetto Marelli), доцента кафедры гражданской и экологической инженерии.

Микроиглы втягивают жидкость из продуктов в заднюю часть сенсора, в матрицу которого с помощью 3D-печати добавлены специальные биочернила двух типов: одни меняют цвет при определенном рН, который указывает на то, что пища испортилась; другие окрашиваются в присутствии патогенных бактерий, таких как кишечная палочка Escherichia coli.

Во время эксперимента исследователи прикрепили датчик к упаковке филе сырой рыбы, в которое они предварительно впрыснули раствор, зараженный кишечной палочкой. Через 16 часов они обнаружили, что часть сенсора с чернилами, чувствительными к бактериям, изменила цвет с синего на красный — явный признак заражения рыбы. Еще через несколько часов pH-чувствительные биочернила также изменили цвет, указывая на то, что рыба испортилась.

Иглы датчика имеют 1,6 миллиметра в длину и 600 микрон в ширину, при этом внутри они полые. Для их изготовления авторы использовали раствор фиброина шелка — протеина, извлеченного из коконов шелкопряда.

Для получения чувствительных к патогенным бактериям биочернил ученые добавили в полимерную матрицу антитела к Escherichia coli. Когда антитело вступает в контакт с патогеном, оно расширяется и физически давит на окружающую матрицу, что, в свою очередь, изменяет способ поглощения света полимером, а, следовательно, — и его цвет.

По мнению исследователей, такие интеллектуальные пищевые датчики в будущем смогут предотвратить вспышки заражений — например, сальмонеллой — продуктов и овощей, которые периодически происходят в торговых сетях, а также позволят потребителям продолжать использовать продукты, срок годности которых истек, но на самом деле они все еще пригодны для употребления.

"Люди выбрасывают так много продуктов, потому что они не уверены в их качестве. Новая технология проверки придаст уверенности конечному пользователю", — говорит Марелли.

Авторы планируют продолжить работу по совершенствования своей разработки. В частности, они хотят добиться более высокой скорости втягивания жидкости микроиглами, а также расширить список загрязняющих веществ и патогенов, определяемых биочувствительными элементами.

Они предполагают, что когда они усовершенствуют датчик, его можно будет использовать на всех этапах цепи поставок — от контролеров качества на перерабатывающих предприятиях до конечных потребителей.