De onderzoekers zeggen dat de nieuwe sensoren kunnen helpen bederf te detecteren en voedselverspilling voor supermarkten en consumenten te verminderen.

Een op de drie consumenten in het VK gooit voedsel alleen weg omdat het de houdbaarheidsdatum bereikt, maar zestig procent (4,2 miljoen ton) van de £ 12,5 miljard aan voedsel dat we elk jaar weggooien, is veilig om te eten.

De prototypesensoren van het laboratorium kosten elk twee dollarcent om te maken. Bekend als 'op papier gebaseerde elektrische gassensoren' (PEGS), ze detecteren bederfgassen zoals ammoniak en trimethylamine in vlees- en visproducten.

De sensorgegevens zijn uit te lezen op smartphones, zodat mensen hun smartphone tegen de verpakking kunnen houden om te kijken of het voedsel veilig is om te eten.

De onderzoekers die PEGS ontwikkelden, gevestigd aan het Imperial College in Londen, maakte de sensoren door koolstofelektroden op gemakkelijk verkrijgbaar cellulosepapier te printen. De biologisch afbreekbare materialen zijn milieuvriendelijk en niet giftig, dus ze zijn niet schadelijk voor het milieu en zijn veilig te gebruiken in voedselverpakkingen. De sensoren worden gecombineerd met 'near field communication (NFC)'-tags - een reeks microchips die kunnen worden gelezen door nabijgelegen mobiele apparaten.

Tijdens laboratoriumtests op verpakte vis en kip, PEGS nam snel en nauwkeuriger sporen van bederfgassen op dan bestaande sensoren, voor een fractie van hun prijs.

De onderzoekers zeggen dat de sensoren uiteindelijk ook de houdbaarheidsdatum kunnen vervangen - een minder betrouwbare indicator van versheid en eetbaarheid. Lagere kosten voor retailers kunnen uiteindelijk ook de kosten van voedsel voor consumenten verlagen.

PEGS zijn de eerste commercieel levensvatbare sensoren voor de versheid van voedsel. Hoofdauteur Dr. Firat Güder, van de afdeling Bioengineering van Imperial, zei:"Hoewel ze zijn ontworpen om ons veilig te houden, houdbaarheidsdata kunnen ertoe leiden dat eetbaar voedsel wordt weggegooid. In feite, houdbaarheidsdata zijn niet helemaal betrouwbaar in termen van veiligheid, omdat mensen vaak ziek worden van door voedsel overgedragen ziekten als gevolg van slechte opslag, zelfs wanneer een item binnen zijn houdbaarheidsdatum is.

"Burgers willen erop kunnen vertrouwen dat hun voedsel veilig is om te eten, en om te voorkomen dat ze onnodig voedsel weggooien omdat ze de veiligheid ervan niet kunnen beoordelen. Deze sensoren zijn zo goedkoop dat we hopen dat supermarkten ze binnen drie jaar kunnen gebruiken.

"Onze visie is om PEGS in voedselverpakkingen te gebruiken om onnodige voedselverspilling en de resulterende plasticvervuiling te verminderen."

Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in ACS-sensoren .

Voedsel verspilling

Consumenten vertrouwen op houdbaarheidsdata of zelfs 'snuffeltesten' om te zien of hun voedsel veilig is om te eten, maar er is momenteel geen commercieel levensvatbare, betrouwbaar alternatief voor deze opties dat objectieve feedback geeft over de versheid en veiligheid van voedsel.

Hoewel ontwikkeld door levensmiddelentechnologen gedurende vele jaren om de veiligheid te garanderen, houdbaarheidsdata houden geen rekening met opslag- en verwerkingscondities van specifieke voedingsmiddelen. Dus, ze kunnen ertoe leiden dat veilig en eetbaar voedsel door winkels en consumenten wordt weggegooid. In aanvulling, het meeste voedsel dat wordt weggegooid, is verpakt in plastic, en draagt ​​zo bij aan de plasticvervuiling.

Eerste auteur van de studie Giandrin Barandun, ook van de afdeling Bioengineering van Imperial, zei:"De houdbaarheidsdata schatten wanneer een bederfelijk product misschien niet langer eetbaar is, maar ze geven niet altijd de werkelijke versheid weer.

"Hoewel de voedingsindustrie - en consumenten - begrijpelijkerwijs voorzichtig zijn met de houdbaarheid, het is tijd om technologie te omarmen die de eetbaarheid van voedsel nauwkeuriger kan detecteren en voedselverspilling en plasticvervuiling kan verminderen."

Omdat PEGS werken aan hoogwaardige artikelen zoals vlees en vis, ze konden geld besparen voor winkels en hun klanten, door afval te verminderen en door winkels in staat te stellen gerichte prijsverlagingen toe te passen voor specifieke artikelen op basis van PEGS in plaats van houdbaarheidsdata.

Stroomsensoren

Bestaande sensoren voor voedselbederf worden niet vaak gebruikt omdat ze ofwel te duur zijn (vaak een kwart van de totale verpakkingskosten) of te moeilijk te interpreteren zijn. Kleurveranderende sensoren zouden in feite voedselverspilling kunnen vergroten, aangezien consumenten zelfs de kleinste kleurverandering als 'slecht voedsel' zouden kunnen interpreteren.

De PEGS-technologie is bedoeld om beide problemen aan te pakken. Het is niet alleen goedkoper om te produceren en gemakkelijker te interpreteren met elektrische metingen, de auteurs ontdekten dat PEGS veel van de nadelen van de huidige gassensoren opheft. Zij:

• Functioneert effectief bij bijna 100 procent luchtvochtigheid, waar de meeste sensoren moeite hebben met meer dan 90 procent.
• Werken op kamertemperatuur en hoeven niet verwarmd te worden, ze verbruiken dus zeer weinig energie.
• Zijn alleen gevoelig voor de gassen die betrokken zijn bij voedselbederf, terwijl andere sensoren kunnen worden geactiveerd door niet-bederfelijke gassen.

Wat is het volgende?

De onderzoekers gebruikten balpennen en robotmessen om de sensoren te maken. Dr. Güder zei:"We zijn van mening dat onze zeer eenvoudige techniek gemakkelijk kan worden opgeschaald om PEGS op grote schaal te produceren door gebruik te maken van bestaande drukmethoden voor grote volumes, zoals zeefdruk en rol-naar-rol-afdrukken."

De auteurs hopen dat PEGS toepassingen kan hebben die verder gaan dan voedselverwerking, zoals het detecteren van chemicaliën in de landbouw, luchtkwaliteit, en het detecteren van ziektemarkers in de adem zoals die betrokken zijn bij nierziekte. Echter, voordat ze kunnen worden toegepast buiten hun huidige gebruik, de onderzoekers hopen aan te pakken hoe gevoelig PEGS zijn om de luchtvochtigheid te verlagen.

Volgende, de auteurs hopen het nut van PEGS uit te breiden door ze toe te passen op andere soorten voedsel en industrieën. Ze ontwikkelen momenteel een reeks PEGS waarin elke sensor een andere chemische stof detecteert. Met behulp van deze techniek, de array geeft unieke signalen voor verschillende gassen en/of veranderende vochtigheid, waardoor de technologie toepasbaar zou zijn op een grotere verscheidenheid aan soorten voedsel en toepassingen.