Ethyleen is een plantenhormoon dat een cruciale rol speelt in het rijpingsproces van fruit. Naarmate fruit rijpt, produceren ze ethyleen, wat verschillende fysiologische en biochemische veranderingen teweegbrengt, zoals verzachting, kleurverandering en aromaproductie. Het monitoren van het ethyleengehalte is daarom essentieel voor het bepalen van de rijpheid van fruit en het garanderen van een optimale kwaliteit voor de consument.

Traditionele methoden voor het meten van ethyleenniveaus omvatten gaschromatografie of elektrochemische sensoren, die vaak omvangrijk en duur zijn en voor de bediening bekwaam personeel vereisen. De afgelopen jaren is er steeds meer belangstelling ontstaan ​​voor de ontwikkeling van nieuwe sensortechnologieën op basis van nanomaterialen, zoals koolstofnanobuisjes (CNT's), die unieke eigenschappen bieden voor gasdetectietoepassingen.

CNT's zijn cilindrische nanostructuren gemaakt van koolstofatomen gerangschikt in een hexagonaal rooster. Ze vertonen een uitstekende elektrische geleidbaarheid, een groot oppervlak en een opmerkelijke mechanische sterkte. Deze eigenschappen maken CNT's ideale kandidaten voor het vervaardigen van zeer gevoelige en selectieve gassensoren.

In een recente studie hebben onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley en de Chinese Academie van Wetenschappen een nieuwe, op CNT gebaseerde ethyleensensor ontwikkeld voor het monitoren van de rijpheid van fruit. De sensor is gebaseerd op een dunne film van CNT's die op een flexibel substraat zijn afgezet. Bij blootstelling aan ethyleengas ondergaan de CNT's een verandering in elektrische weerstand als gevolg van de interactie van ethyleenmoleculen met het oppervlak van de CNT's.

De onderzoekers testten de prestaties van de op CNT gebaseerde sensor met behulp van verschillende soorten fruit, waaronder bananen, appels en peren. De sensor vertoonde een uitstekende gevoeligheid en selectiviteit voor ethyleen, zelfs in de aanwezigheid van andere vluchtige organische stoffen (VOS) die vaak in fruit worden aangetroffen. De sensor kon ook verschillende stadia van fruitrijpheid detecteren, wat een betrouwbare indicator voor de fruitkwaliteit opleverde.

De op CNT gebaseerde ethyleensensor biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele detectiemethoden. Het is compact, draagbaar en kosteneffectief, waardoor het geschikt is voor het ter plaatse monitoren van de rijpheid van fruit in opslagfaciliteiten, supermarkten en zelfs tijdens transport. De sensor kan worden geïntegreerd in slimme verpakkingssystemen om realtime informatie te geven over de versheid en kwaliteit van fruit.

Concluderend betekent de ontwikkeling van een op CNT gebaseerde ethyleensensor een aanzienlijke vooruitgang in het monitoren van de rijpheid van fruit. De sensor biedt een veelbelovende oplossing voor het behouden van een optimale fruitkwaliteit en het verminderen van voedselverspilling door tijdige en nauwkeurige bepaling van de rijpheid van fruit mogelijk te maken.