Nowoczesna technologia coraz śmielej wkracza do naszych kuchni, a najnowszy wynalazek naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley może zrewolucjonizować podejście do bezpieczeństwa żywności. Opracowane przez nich urządzenie, określane mianem "elektronicznego nosa", potrafi wykrywać obecność gazów wydzielanych przez zepsute jedzenie oraz alergeny z precyzją znacznie przewyższającą możliwości ludzkiego węchu. Opisano je na łamach czasopisma "Science Advances".
- Chcesz wiedzieć, co dzieje się w kraju i na świecie? Wejdź na rmf24.pl.
Każdego roku miliony osób na świecie padają ofiarą zatruć pokarmowych wywołanych przez bakterie rozwijające się w nieświeżej żywności. Dotychczas do oceny przydatności produktów do spożycia najczęściej stosowaliśmy tradycyjny test węchowy. Wystarczyło powąchać mleko czy mięso, by przekonać się, czy warto je wykorzystać, czy lepiej wyrzucić. Ludzki nos bywa jednak zawodny i nie zawsze jest w stanie wykryć obecność szkodliwych substancji. Opracowany przez badaczy z UC Berkeley "elektroniczny nos" może znaleźć zastosowanie na przykład w inteligentnych lodówkach. Urządzenie mogłoby informować użytkownika, które produkty zbliżają się do końca terminu przydatności, a nawet ostrzegać przed obecnością niebezpiecznych alergenów, takich jak orzechy czy mleko.
Sercem urządzenia jest układ 16 miniaturowych czujników gazu, z których każdy reaguje na inne kombinacje związków chemicznych obecnych w powietrzu. Każdy czujnik pokryty jest inną warstwą czułą na określone substancje, a reakcje chemiczne zachodzące na powierzchni czujnika są przekształcane w sygnały elektryczne. Przy pomocy algorytmów uczenia maszynowego, urządzenie może na bieżąco analizować te sygnały i rozpoznawać charakterystyczne gazy wydzielane przez różne produkty spożywcze.
W ramach testów "elektroniczny nos" nauczono rozpoznawania zapachów siedmiu popularnych produktów: truskawek, borówek, bananów, orzechów włoskich, laskoweych i nerkowca oraz orzeszków ziemnych. Dodatkowo urządzenie potrafi odróżnić świeże i zepsute mięso drobiowe, mleko oraz jajka, nawet po 24 i 48 godzinach przechowywania w temperaturze pokojowej. Co istotne, czujnik jest niezwykle czuły, potrafi wykryć już 0,05 grama orzecha włoskiego, co stanowi zaledwie setną część przeciętnego orzecha. To szczególnie ważne dla osób z alergiami pokarmowymi, dla których nawet śladowe ilości alergenu mogą być niebezpieczne.
Dotychczasowe próby budowy "elektronicznych nosów" napotykały na trudności związane z integracją wielu różnych materiałów czułych na jednym chipie. Jak podkreśla pierwsza autorka pracy, Carla Bassil z UC Berkeley przełomem okazało się zastosowanie nanorurek węglowych jako materiału przewodzącego. Dzięki nim udało się uzyskać warstwy o grubości zaledwie kilku nanometrów, co pozwala na wysoką czułość i selektywność czujników nawet w temperaturze pokojowej. Dodatkową zaletą tej technologii jest możliwość stosowania szerokiej gamy materiałów, w tym polimerów, którym w temperaturze pokojowej nie grozi degradacja. Cały proces produkcji czujnika jest uproszczony i pozwala na jednoczesne nakładanie różnych materiałów w jednym etapie, co otwiera drogę do masowej produkcji urządzeń.
Choć obecna wersja "elektronicznego nosa" to prototyp, już teraz powstała jego przenośna wersja, którą można obsługiwać za pomocą aplikacji na smartfonie. W najbliższej przyszłości planowane są testy urządzenia w bardziej złożonych warunkach, takich jak wykrywanie alergenów w gotowych potrawach czy ocena świeżości produktów w lodówkach pełnych różnych artykułów spożywczych.
Naukowcy podkreślają, że ich wynalazek może znacząco poprawić bezpieczeństwo żywności, ograniczyć marnowanie jedzenia oraz ułatwić życie osobom z alergiami. W dłuższej perspektywie technologia ta może znaleźć zastosowanie nie tylko w gospodarstwach domowych, ale także w przemyśle spożywczym, restauracjach czy sklepach.
