这款廉价智能手机传感器可以帮你判断旧食物是否安全食用

仅用一个两美分硬币大小的微芯片,科学家就能判断食物是否变质。

Firat Güder 承认,虽然有点不好意思。他经常把未开封的酸奶放在办公室室温下几周才吃。到目前为止,他都没有出现任何不适。“它们仍然可以吃,”他说。“我还没有因此生病。当然,我不建议其他人这样做。”

Güder 是伦敦帝国理工学院生物工程系的助理教授,他知道自己可能只是运气好。和许多消费者一样,他也关心食品安全,但试图理性看待风险。“我自己也会扔掉一些食物,但通常只是把‘保质期’作为参考,”他说。“我不会仅仅依赖它们。”

他指的是食品标签上那些常常令人困惑的日期,事实上,这些日期与食品安全几乎没有关系——如果忽略它们,除了婴儿配方奶粉的情况外,几乎没有危险——美国农业部(U.S. Department of Agriculture)如是说。““售卖截止日期”告诉商店(出于库存原因)可以陈列产品多久。“最佳食用日期”是食物保持最佳状态的最后日期,与“最佳赏味期”类似,是指达到最佳风味和品质的最后日期。为了解决消费者的困惑,政府制定了一份详细清单,说明食物可以保持新鲜多久。尽管如此,包装上的日期仍然让人们感到困惑,并经常导致许多购物者丢弃仍然安全且可以食用的食物。

Güder 认为他想到了一个可以解决这个问题的办法。他发明了一种廉价的传感器,可以嵌入智能手机中,在家或在商店里靠近食品包装,就能检测食物是否新鲜。这种传感器的制作成本约为两美分,它可以识别出腐败气体——例如氨气和三甲胺——这些气体与智能手机可以轻松读取的微芯片“近场通信”(NFC)标签相关联。

“NFC 标签被包含在非接触式支付卡中,例如借记卡,”他说。“如果你可以用你的手机使用谷歌支付或苹果支付,它就可以读取这些标签。”他关于传感器的研究最近发表在《ACS Sensors》杂志上。

这种传感器可以帮助人们避免摄入被细菌污染的食物,如果烹饪不当或处理不当,这些细菌可能构成危险。从外观或气味上判断食物是否变质并非总是可能的。例如,根据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的数据,在美国,每年有六分之一的美国人因食用受污染的食物而生病。

除了保护人们免受疾病侵害,这些传感器在应对气候变化方面也可能很重要。据美国农业部称,在美国生产的食品中有 30% 到 40% 被浪费了。人们丢弃的大部分食物最终被送往垃圾填埋场,在那里随着分解会排放出大量的甲烷,甲烷是一种比二氧化碳强很多倍的温室气体,也是导致气候变化的主要因素。此外,浪费意味着农民将稀缺的土地和水用于生产最终会变成污染的食物。

“食物浪费是全球性问题,”Güder 说。“基本上,当我们不吃我们生产的食物而只是把它们扔掉时,我们就需要生产更多的食物。食品生产对环境有很大的影响,包括碳排放和塑料污染,因为大多数包装食品都用塑料包装。如果我们更谨慎地利用我们的食物资源,我们可以减少食品生产对环境的影响。”

科学家们通过在纤维素纸上打印碳电极,制造出了名为“纸基电气体传感器”(PEGS)的传感器,并相信它们最终可以通过更复杂的印刷工艺进行大规模廉价生产。目标是使这项技术能够检测农业中有害化学品、空气污染以及可以通过人体呼气中存在的化学物质诊断的疾病。Güder 说,PEGS 是“一种可以用于其他应用的通用气体传感技术。”

Food sensor cross-section
食物传感器横截面。伦敦帝国理工学院

到目前为止,研究人员只对包装好的鸡肉和鱼进行了传感器测试,但 Güder 预测它们可以用于测试其他食品,并在三年内广泛应用。他说,消费者将能够在商店和家里测试食品包装。“我们之所以专注于肉制品,是因为它们价值高且对环境影响大,”他说。“我预计这种传感器对其他富含蛋白质的食品也能很好地工作。至于沙拉和水果,我们还没有进行调查。”

他补充说,现有的食品传感器目前很昂贵,并且容易受到除了指示腐败之外的其他气体的干扰。PEGS 价格低廉且准确。他说,他和他的同事们希望创造出各种 PEGS,以响应其他化学物质和湿度的变化。

消费者将不仅仅是受益者。他说,商店本身也能从中受益,减少丢弃可疑食物带来的不必要成本,并——希望——将这些节省下来的成本转嫁给顾客。“商店有很多方法可以从这项技术中获益,”他说。“例如,一些零售商希望动态调整食品价格以出售所有产品(以减少)浪费。这项技术最终可能帮助他们延长保质期,或者防止他们出售过期产品。”

玛琳·西蒙斯为Nexus Media撰稿,该媒体是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻社。

 

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