Para saintis telah membangunkan sensor yang murah menggunakan teknologi PEGS yang boleh menguji makanan kesegaran dan dapat membantu mengurangkan pembaziran akibat pembuangan makanan pramatang (membuang makanan semata-mata kerana ia hampir dengan (atau melepasi) tarikh penggunaan, tanpa mengira kesegaran sebenarnya). Penderia boleh disepadukan ke dalam pembungkusan atau tag makanan.
Hampir 30 peratus daripada makanan yang selamat untuk dimakan manusia dibuang atau dibuang begitu sahaja setiap tahun. Sumbangan besar ke arah besar-besaran ini pembaziran makanan adalah melalui pembuangan yang dilakukan oleh pengguna atau pasar raya terutamanya di negara maju. Makanan pembaziran menjadi isu global dan ia mempunyai implikasi besar terhadap ekonomi dan alam sekitar.
Semua dibungkus makanan dijual di kedai dan pasar raya mempunyai label 'penggunaan mengikut tarikh' yang menunjukkan tarikh sehingga makanan selamat dan boleh dimakan. Walau bagaimanapun, pakar mengatakan bahawa tarikh yang biasanya dicetak oleh pengeluar ini hanyalah anggaran dan bukan penunjuk tepat kesegaran sebenar kerana faktor lain contohnya keadaan penyimpanan makanan juga penting. Membuang makanan pramatang berdasarkan 'penggunaan mengikut tarikh' tanpa mengira kesegaran sebenar ia menyumbang kepada jumlah pembaziran makanan yang besar setiap tahun.
Penggunaan penderia adalah alternatif yang menjanjikan kepada 'penggunaan mengikut tarikh' pengeluar kerana penderia ini boleh menjejaki keadaan makanan berbungkus mudah rosak dan menyampaikannya kepada pengguna dalam masa nyata. Banyak jenis teknologi sensor telah direka; walau bagaimanapun, ia masih belum disepadukan ke dalam pembungkusan makanan arus perdana kerana beberapa sebab seperti ketidakupayaan komersial, kos tinggi, proses fabrikasi yang kompleks dan kesukaran penggunaan. Selain itu, teknologi ini tidak serasi dengan platform digital jadi data tidak dapat difahami dengan mudah oleh pengguna.
Satu kajian baru yang diterbitkan pada 8 Mei di Sensor ACS menerangkan prototaip PEGS (penderia gas elektrik berasaskan kertas) yang sensitif, mesra alam, kos rendah dan fleksibel yang boleh mengesan gas rosak seperti ammonia dan trimethylamine yang boleh larut dalam air. Penderia telah dirumuskan dengan mencetak elektrod karbon pada kertas selulosa yang mudah didapati menggunakan pen mata bulat dan plotter pemotong automatik. Kertas selulosa, walaupun kelihatan kering, terdiri daripada gentian selulosa sangat higroskopik yang mengandungi lembapan yang terserap ke permukaannya daripada persekitaran luaran. Oleh itu, kaedah kimia basah boleh digunakan untuk mengesan gas larut air kerana sifat higroskopik ini dan tanpa penambahan air pada substrat. Kekonduksian kertas boleh diukur dengan menggunakan dua elektrod karbon (grafit) yang dicetak pada permukaan kertas. Oleh itu, filem nipis sifat elektrik air boleh disiasat dengan mudah melalui konduktans. Apabila mana-mana gas larut air hadir dalam persekitaran langsung, ini membawa kepada peningkatan kekonduksian ionik kertas terutamanya disebabkan oleh pemisahan gas larut air dalam filem nipis air pada permukaan kertas.
Penyelidik menguji teknologi PEGS pada makanan berbungkus (produk daging - terutamanya ikan dan ayam) di makmal untuk memantau kesegaran secara kuantitif. Keputusan menunjukkan bahawa penderia PEGS mempamerkan kepekaan yang tinggi kepada gas larut air kerana ia dapat mengesan jumlah surih gas rosak dengan pantas dan tepat berbanding dengan penderia sedia ada. Gas yang diuji ialah karbon monoksida, karbon dioksida, sulfur dioksida, trimetilamina dan ammonia dengan kepekaan tertinggi kepada ammonia kerana ia sangat larut dalam air. PEGS menunjukkan prestasi yang dipertingkatkan, masa tindak balas yang lebih baik dan sensitiviti yang lebih tinggi. Selain itu, tiada pemanasan tambahan atau pembuatan kompleks diperlukan. Keputusan ini telah disahkan menggunakan ujian mikrobiologi yang telah ditetapkan yang menggunakan kultur bakteria. Oleh itu, PEGS sesuai sebagai penunjuk variasi dalam kesegaran makanan akibat pencemaran mikrob dalam daging yang dibungkus. Selanjutnya, reka bentuk penderia telah digabungkan dengan satu siri cip mikro yang dipanggil tag NFC (near field communication) untuk membolehkan anda mengambil bacaan pada peranti mudah alih berdekatan secara wayarles.
Penderia unik yang diterangkan dalam kajian semasa ialah penderia pertama yang berdaya maju secara komersial, tidak toksik, mesra alam yang boleh digunakan untuk menguji kesegaran bahan makanan dengan mengetik kepekaan mereka terhadap gas yang terlibat dalam pereputan makanan. Yang penting, ia adalah murah, hanya sebahagian kecil daripada kos penderia sedia ada. PEGS berfungsi dengan baik pada suhu bilik dan walaupun pada keadaan lembap 100 peratus sambil menggunakan tenaga yang sangat sedikit. Menurut penulis PEGS boleh didapati untuk diintegrasikan ke dalam pembungkusan makanan komersial oleh pengeluar dan pasar raya dalam tempoh 3 tahun akan datang. Penggunaannya juga boleh diperluaskan kepada aplikasi kimia dan perubatan, pertanian dan alam sekitar yang lain.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Barandun G et al. 2019. Gentian selulosa membolehkan penderiaan elektrik hampir kos sifar bagi gas larut air. Penderia ACS. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
