Wetenschappers hebben met behulp van PEGS-technologie een goedkope sensor ontwikkeld die kan testen eten versheid en kan verspilling als gevolg van weggooien helpen verminderen eten voortijdig (weggooien van voedsel uitsluitend omdat de houdbaarheidsdatum bijna (of verstreken) is, ongeacht de werkelijke versheid ervan). De sensoren kunnen worden geïntegreerd in voedselverpakkingen of tags.
Bijna 30 procent van eten dat veilig is voor menselijke consumptie, wordt elk jaar weggegooid of simpelweg weggegooid. Een belangrijke bijdrage hieraan voedselverspilling is door het weggooien door de consument of supermarkten, vooral in ontwikkelde landen. Eten verspilling wordt een mondiaal probleem en heeft enorme gevolgen voor economie en milieu.
Allemaal verpakt eten die in winkels en supermarkten wordt verkocht, heeft een label met de houdbaarheidsdatum waarop staat tot wanneer het voedsel veilig en eetbaar is om te consumeren. Deskundigen zeggen echter dat deze datum, die gewoonlijk door de fabrikant wordt afgedrukt, slechts een benadering is en geen nauwkeurige indicatie van de werkelijke versheid, aangezien andere factoren, zoals de omstandigheden waarin het voedsel wordt bewaard, ook belangrijk zijn. weggooien eten voortijdig op basis van 'te gebruiken tot', ongeacht de werkelijke versheid, draagt jaarlijks bij aan enorme hoeveelheden voedselverspilling.
Het gebruik van sensoren is een veelbelovend alternatief voor de houdbaarheidsdatum van de fabrikant, aangezien deze sensoren de toestand van bederfelijke verpakte voedingsmiddelen kunnen volgen en deze in realtime naar de gebruiker kunnen overbrengen. Er zijn veel soorten sensortechnologieën ontworpen; ze zijn echter nog niet geïntegreerd in reguliere voedselverpakkingen vanwege verschillende redenen, zoals commerciële onrendabiliteit, hoge kosten, een complex fabricageproces en moeilijkheidsgraad in gebruik. Deze technologieën zijn ook incompatibel met digitale platforms, zodat de gegevens niet gemakkelijk door de gebruiker kunnen worden begrepen.
Een nieuwe studie gepubliceerd op 8 mei in ACS-sensoren beschrijft een gevoelig, milieuvriendelijk, goedkoop en flexibel prototype van PEGS (op papier gebaseerde elektrische gassensor) die bederfgassen zoals ammoniak en trimethylamine kan detecteren die in water kunnen oplossen. De sensor is geformuleerd door koolstofelektroden af te drukken op gemakkelijk verkrijgbaar cellulosepapier met behulp van een eenvoudige balpen en een geautomatiseerde snijplotter. Het cellulosepapier, hoewel het er droog uitziet, bestaat uit zeer hygroscopische cellulosevezels die vocht bevatten dat door de externe omgeving aan het oppervlak wordt geadsorbeerd. Zo kunnen natchemische methoden worden gebruikt voor het detecteren van in water oplosbare gassen vanwege deze hygroscopische eigenschap en zonder toevoeging van water aan het substraat. De geleidbaarheid van het papier kan worden gemeten met behulp van twee koolstof (grafiet) elektroden die op het papieroppervlak zijn gedrukt. Zo kan een dunne film van de elektrische eigenschappen van water gemakkelijk worden gesondeerd via conductantie. Wanneer enig in water oplosbaar gas in de directe omgeving aanwezig is, leidt dit tot een toename van de ionengeleiding van het papier, voornamelijk als gevolg van disassociatie van in water oplosbaar gas in de dunne waterfilm op het oppervlak van het papier.
Onderzoekers testten de PEGS-technologie op verpakte voedingsmiddelen (vleesproducten - met name vis en kip) in het laboratorium om de versheid kwantitatief te controleren. De resultaten toonden aan dat de PEGS-sensor een hoge gevoeligheid vertoonde voor in water oplosbare gassen omdat hij in staat was om snel en nauwkeurig sporen van bederfgassen te detecteren in vergelijking met bestaande sensoren. De geteste gassen waren koolmonoxide, kooldioxide, zwaveldioxide, trimethylamine en ammoniak met de hoogste gevoeligheid voor ammoniak omdat het zeer goed oplosbaar is in water. PEGS toonde verbeterde prestaties, een betere responstijd en een hogere gevoeligheid. Ook was er geen extra verwarming of complexe fabricage nodig. Deze resultaten werden gevalideerd met behulp van gevestigde microbiologische tests die gebruik maken van bacteriële culturen. Daarom is PEGS geschikt als indicator voor variatie in voedselversheid als gevolg van microbiële besmetting in verpakt vlees. Verder is het ontwerp van de sensor gecombineerd met een reeks microchips, NFC-tags (near field communication) genaamd, om draadloze metingen op mobiele apparaten in de buurt mogelijk te maken.
De unieke sensor die in het huidige onderzoek wordt beschreven, is de allereerste commercieel levensvatbare, niet-toxische, milieuvriendelijke sensor die kan worden gebruikt om de versheid van voedselproducten te testen door hun gevoeligheid voor gassen die betrokken zijn bij voedselbederf te tikken. Belangrijk is dat het goedkoop is, tegen slechts een fractie van de kosten van bestaande sensoren. PEGS werkt goed bij kamertemperatuur en zelfs bij 100 procent vochtige omstandigheden, terwijl het zeer weinig energie verbruikt. Volgens de auteurs zou PEGS in de komende 3 jaar beschikbaar kunnen zijn om te worden geïntegreerd in commerciële voedselverpakkingen door fabrikanten en supermarkten. Het gebruik ervan kan ook worden uitgebreid tot andere chemische en medische toepassingen, landbouw en milieutoepassingen.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Barandun G et al. 2019. Cellulosevezels maken elektrische detectie van in water oplosbare gassen vrijwel kosteloos mogelijk. ACS-sensoren. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
