Gli scienziati hanno sviluppato un sensore economico che utilizza la tecnologia PEGS per testare la freschezza degli alimenti e contribuire a ridurre gli sprechi dovuti al gettare via il cibo prematuramente (ovvero, il cibo viene buttato via solo perché vicino alla data di scadenza o già superata, indipendentemente dalla sua effettiva freschezza). I sensori possono essere integrati nelle confezioni o nelle etichette degli alimenti.
Quasi il 30% del cibo commestibile viene scartato o semplicemente buttato via ogni anno. Un contributo fondamentale a questo enorme spreco alimentare è dato dagli scarti effettuati dai consumatori o dai supermercati, soprattutto nei paesi sviluppati. Lo spreco alimentare sta diventando un problema globale con enormi ripercussioni sull'economia e sull'ambiente.
Tutti gli alimenti confezionati venduti nei negozi e nei supermercati riportano un'etichetta con la "data di scadenza", che indica fino a quando il cibo è sicuro e commestibile. Tuttavia, gli esperti affermano che questa data, solitamente stampata dal produttore, è solo un'approssimazione e non un indicatore preciso della reale freschezza, poiché altri fattori, come le condizioni di conservazione, sono altrettanto importanti. Gettare via il cibo prematuramente basandosi sulla "data di scadenza", indipendentemente dalla sua effettiva freschezza, contribuisce ogni anno a un enorme spreco alimentare.
L'utilizzo dei sensori è un'alternativa promettente alla "data di scadenza" del produttore, poiché questi sensori possono monitorare le condizioni degli alimenti confezionati deperibili e trasmetterli all'utente in tempo reale. Sono stati progettati molti tipi di tecnologie di sensori; tuttavia, non sono ancora stati integrati negli imballaggi alimentari tradizionali a causa di diversi motivi come l'insostenibilità commerciale, i costi elevati, il processo di fabbricazione complesso e la difficoltà di utilizzo. Inoltre, queste tecnologie sono state incompatibili con le piattaforme digitali, quindi i dati non possono essere facilmente compresi dall'utente.
Un nuovo studio pubblicato l'8 maggio su ACS Sensors descrive un prototipo di PEGS (sensore di gas elettrico a base di carta) sensibile, ecologico, economico e flessibile, in grado di rilevare gas di deterioramento come ammoniaca e trimetilammina, solubili in acqua. Il sensore è stato realizzato stampando elettrodi di carbonio su carta di cellulosa facilmente reperibile, utilizzando una semplice penna a sfera e un plotter da taglio automatico. La carta di cellulosa, pur apparendo asciutta, è composta da fibre di cellulosa altamente igroscopiche che assorbono umidità dalla superficie esterna. Pertanto, grazie a questa proprietà igroscopica, è possibile utilizzare metodi chimici in soluzione per rilevare i gas idrosolubili, senza la necessità di aggiungere acqua al substrato. La conduttanza della carta può essere misurata utilizzando due elettrodi di carbonio (grafite) stampati sulla sua superficie. In questo modo, è possibile analizzare facilmente le proprietà elettriche di un sottile strato d'acqua tramite la conduttanza. Quando un gas idrosolubile è presente nelle immediate vicinanze, ciò comporta un aumento della conduttanza ionica della carta, principalmente a causa della dissociazione del/dei gas idrosolubili presenti nel sottile strato d'acqua sulla superficie della carta.
I ricercatori hanno testato la tecnologia PEGS su alimenti confezionati (prodotti a base di carne, in particolare pesce e pollo) in laboratorio per monitorare quantitativamente la freschezza. I risultati hanno mostrato che il sensore PEGS ha mostrato un'elevata sensibilità ai gas solubili in acqua in quanto è stato in grado di rilevare rapidamente e con precisione tracce di gas di deterioramento rispetto ai sensori esistenti. I gas testati erano monossido di carbonio, anidride carbonica, anidride solforosa, trimetilammina e ammoniaca con la massima sensibilità all'ammoniaca poiché è altamente solubile in acqua. I PEGS hanno mostrato prestazioni migliorate, tempi di risposta migliori e maggiore sensibilità. Inoltre, non era richiesto alcun riscaldamento aggiuntivo o produzione complessa. Questi risultati sono stati convalidati utilizzando test microbiologici consolidati che utilizzano colture batteriche. Pertanto, il PEGS è adatto come indicatore della variazione della freschezza degli alimenti a causa della contaminazione microbica nella carne confezionata. Inoltre, il design del sensore è stato combinato con una serie di microchip chiamati tag NFC (near field communication) per consentire di effettuare letture su dispositivi mobili nelle vicinanze in modalità wireless.
L'esclusivo sensore descritto nell'attuale studio è il primo sensore mai commercialmente valido, non tossico ed ecologico che può essere utilizzato per testare la freschezza degli alimenti toccando la loro sensibilità ai gas coinvolti nel decadimento degli alimenti. È importante sottolineare che è poco costoso, a una frazione del costo dei sensori esistenti. PEGS funziona bene a temperatura ambiente e anche in condizioni di umidità del 100% consumando pochissima energia. Secondo gli autori, PEGS potrebbe essere disponibile per essere integrato negli imballaggi alimentari commerciali da produttori e supermercati nei prossimi 3 anni. Il loro uso potrebbe essere esteso anche ad altre applicazioni chimiche e mediche, agricole e ambientali.
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Fonte (s)
Barandun G et al. 2019. Le fibre di cellulosa consentono il rilevamento elettrico quasi a costo zero di gas solubili in acqua. Sensori ACS. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
