מדענים פיתחו חיישן לא יקר באמצעות טכנולוגיית PEGS שיכול לבדוק מזון טריות ויכול לעזור להפחית בזבוז עקב השלכה מזון בטרם עת (השלכת מזון אך ורק בגלל שהוא קרוב (או עבר) לתאריך האחרון לשימוש, ללא קשר לטריותו בפועל). ניתן לשלב את החיישנים באריזות מזון או בתגים.
כמעט 30 אחוז מ מזון שהוא בטוח למאכל אדם נזרק או פשוט נזרק מדי שנה. תרומה גדולה למסיבית זו בזבוז מזון היא באמצעות השלכה שנעשתה על ידי הצרכן או סופרמרקטים במיוחד במדינות מפותחות. מזון בזבוז הופך לנושא עולמי ויש לו השלכות עצומות על הכלכלה והסביבה.
הכל ארוז מזון הנמכר בחנויות ובמרכולים כולל תווית 'תאריך שימוש עד' המציינת את התאריך עד שבו המזון בטוח ואכיל לצריכה. עם זאת, מומחים אומרים כי תאריך זה אשר מודפס בדרך כלל על ידי היצרן הוא רק בקירוב ולא אינדיקטור מדויק של טריות בפועל, שכן גורמים אחרים, לדוגמה, התנאים שבהם המזון מאוחסן חשובים אף הם. השלכה מזון בטרם עת על בסיס 'שימוש עד תאריך', ללא קשר לטריותו בפועל, תורם לכמויות עצומות של בזבוז מזון מדי שנה.
השימוש בחיישנים מהווה חלופה מבטיחה ל'תאריך שימוש עד תאריך' של היצרן שכן חיישנים אלו יכולים לעקוב אחר מצבם של מזונות ארוזים מתכלים ולהעביר אותו למשתמש בזמן אמת. סוגים רבים של טכנולוגיות חיישנים תוכננו; עם זאת, הם עדיין לא שולבו באריזות מזון מיינסטרים עקב מספר סיבות כמו חוסר כדאיות מסחרית, עלויות גבוהות, תהליך ייצור מורכב וקושי בשימוש. כמו כן, טכנולוגיות אלו לא היו תואמות עם פלטפורמות דיגיטליות כך שהנתונים לא ניתנים להבנה בקלות על ידי המשתמש.
מחקר חדש שפורסם ב-8 במאי ב חיישני ACS מתאר אב טיפוס רגיש, ידידותי לסביבה, בעלות נמוכה וגמישה של PEGS (חיישן גז חשמלי מבוסס נייר) שיכול לזהות גזים מתקלקלים כמו אמוניה וטרימתילאמין שיכולים להתמוסס במים. החיישן עוצב על ידי הדפסת אלקטרודות פחמן על נייר תאית זמין בקלות באמצעות עט כדורי פשוט ופלוטר חותך אוטומטי. נייר התאית, למרות שנראה יבש, מורכב מסיבי תאית היגרוסקופיים ביותר המכילים לחות הנספגת אל פני השטח שלהם מהסביבה החיצונית. לפיכך, ניתן להשתמש בשיטות כימיות רטובות עבור חישת גזים מסיסים במים בשל תכונה היגרוסקופית זו וללא הוספת מים למצע. ניתן למדוד את מוליכות הנייר באמצעות שתי אלקטרודות פחמן (גרפיט) המודפסות על פני הנייר. לפיכך, סרט דק של התכונות החשמליות של המים ניתן לבדיקה בקלות באמצעות מוליכות. כאשר גז מסיס במים קיים בסביבה ישירה, הדבר מוביל לעלייה בהולכה היונית של הנייר בעיקר עקב התנתקות של גז(ים) מסיסים במים בסרט הדק של המים על פני הנייר.
חוקרים בדקו את טכנולוגיית ה-PEGS על מזון ארוז (מוצרי בשר - במיוחד דגים ועוף) במעבדה כדי לנטר כמותי את טריותם. התוצאות הראו שחיישן PEGS הפגין רגישות גבוהה לגזים מסיסים במים מכיוון שהוא היה מסוגל לזהות במהירות ובדייקנות כמויות עקבות של גזי קלקול בהשוואה לחיישנים קיימים. הגזים שנבדקו היו פחמן חד חמצני, פחמן דו חמצני, גופרית דו חמצנית, טרימתילאמין ואמוניה עם הרגישות הגבוהה ביותר לאמוניה בשל היותה מסיס מאוד במים. PEGS הראו ביצועים משופרים, זמן תגובה טוב יותר ורגישות גבוהה יותר. כמו כן, לא נדרש חימום נוסף או ייצור מורכב. תוצאות אלו אושרו באמצעות בדיקות מיקרוביולוגיות מבוססות המשתמשות בתרביות חיידקים. לכן, PEGS מתאים כאינדיקטור לשונות בטריות המזון עקב זיהום מיקרוביאלי בבשר ארוז. יתר על כן, עיצוב החיישן שולב עם סדרה של מיקרו-שבבים הנקראים תגיות NFC (Near Field Communication) כדי לאפשר קריאה אלחוטית במכשירים ניידים בקרבת מקום.
החיישן הייחודי המתואר במחקר הנוכחי הוא החיישן הראשון אי פעם בר-קיימא, לא רעיל וידידותי לסביבה, שניתן להשתמש בו כדי לבדוק טריות של פריטי מזון על ידי הקשה על רגישותם לגזים המעורבים בריקבון מזון. חשוב לציין, זה זול, רק בחלק מהעלות של חיישנים קיימים. PEGS עובד היטב בטמפרטורת החדר ואפילו בתנאי לחות של 100 אחוז תוך צריכת מעט מאוד אנרגיה. לפי המחברים, PEGS עשויה להיות זמינה לשילוב באריזות מזון מסחריות על ידי יצרנים וסופרמרקטים ב-3 השנים הבאות. ניתן להרחיב את השימוש בהם גם ליישומים כימיים ורפואיים, חקלאיים וסביבתיים אחרים.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Barandun G et al. 2019. סיבי תאית מאפשרים חישה חשמלית כמעט ללא עלות של גזים מסיסים במים. חיישני ACS. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
