Рыбу испокон веков проверяли на свежесть по ряду физических признаков: мутные глаза, посиневшие жабры и характерный «рыбный» запах. Однако эти признаки проявляются не сразу, а рыба за это время может уже начать портиться. Более точный метод — обнаружение слабых следов метаболических соединений, которые появляются на самых ранних стадиях порчи. Но такие методы обычно требуют больших контролируемых лабораторных условий.
Исследователи из Американского химического общества считают, что их новое устройство — «датчики свежести на основе микроигл» — может сделать этот процесс гораздо более эффективным. Подробно об этом рассказывается на этой неделе в журнале ACS Sensors. Команда описывает небольшое устройство, изготовленное из массива микроигл, которое вставляется в мёртвую рыбу (или рыбное филе) и непрерывно измеряет гипоксантин (HX) — ключевое соединение, тесно связанное с порчей.
Как работает датчик
Устройство представляет собой массив микроигл размером четыре на четыре, изготовленный с помощью 3D-печати и покрытый золотыми наночастицами. Эти частицы содержат фермент, который может расщеплять любое присутствующее соединение HX при контакте с рыбой. Датчики затем измеряют происходящие изменения в молекулах, процесс которых, по словам команды, соответствует уровню свежести.
Некоторые из этих ранних индикаторов разложения появляются до того, как физические признаки станут заметны человеческому глазу (или носу).
В ходе эксперимента исследователи протестировали образцы рыбы с разным уровнем разложения и обнаружили, что устройство может выдать высокоточное показание свежести менее чем за две минуты. Они надеются, что датчик сможет обеспечить лабораторные оценки свежести на рыбных рынках и, возможно, избавить некоторых невольных жертв от необходимости вдыхать запах гнилого морепродукта.
«Умный» датчик может изменить индустриальный подход к безопасности пищевых продуктов
Датчики различной формы и размера становятся обычным явлением во всё более индустриализированном и высокотехнологичном мире глобального производства продуктов питания.
Два года назад инженеры Университета Коджа в Турции разработали устройство-датчик, работающее без батареи и управляемое со смартфона, которое можно наносить непосредственно на поверхность богатых белком мясных продуктов, таких как говядина, для дистанционного мониторинга их порчи.
Тем временем в Массачусетском технологическом институте (MIT) исследователи разработали датчики для продуктов питания на липучке (также изготовленные с использованием микроигл), предназначенные для прикрепления к пластиковой упаковке продуктов питания и обнаружения признаков загрязнения. В этой системе иглы были покрыты биочернилами, которые меняют цвет, когда они вступают в контакт с жидкостями с уровнями pH, связанными с порчей. Например, датчики меняют цвет с синего на красный при контакте с кишечной палочкой (E. coli) и другими вредными бактериями.
Недавно исследователи из Университета Коннектикута разработали модель искусственного интеллекта на основе машинного обучения, которая анализирует данные, непрерывно собираемые с 12 датчиков, измеряющих образцы молочных продуктов, и использует их для выявления закономерностей, связанных с наличием патогенов. В ходе тестирования модель смогла обнаружить восемь различных патогенов и бактерий, вызывающих порчу молока, менее чем за два часа с точностью 98%.
Что касается датчика для рыбы, то химики и инженеры, разрабатывающие устройство, надеются, что оно окажет реальное влияние на индустрию морепродуктов, хотя пока оно не готово к коммерческому использованию. Пока что оно ограничено в основном измерением рыбы, поскольку пороги порчи HX, лежащие в основе его метода обнаружения, могут значительно различаться у разных видов животных.
А пока проверка рыбы по запаху неизбежно остаётся неприятной, но необходимой мерой для большинства домашних поваров.