В ИТМО разработали флуоресцентные индикаторы на основе углеродных точек для умной упаковки пищевой продукции. Они помогут определить реальный срок годности мяса, рыбы и курицы. Если свечение индикаторов под ультрафиолетом становится тусклым, продукт покупать не стоит. Авторы разработки стали победителями в реалити-шоу «Страсти по грантам» про молодых ученых, соревнующихся за гранты РНФ, и в результате получили финансовую поддержку от фонда в размере шести миллионов рублей.
При выборе продуктов в магазине покупатели, как правило, ориентируются на срок годности. Но он не всегда отражает реальное состояние товара. Например, продукт может как испортиться раньше положенного времени, так и остаться свежим по истечении обозначенного срока. К тому же, при нарушении транспортировки или условий хранения в продуктах могут развиться опасные для человека микроорганизмы — например, сальмонелла, листерии или стафилококк. В итоге покупателю сложно однозначно определить по внешнему виду или запаху, безопасен ли товар.
Отслеживать реальный срок годности помогает умная упаковка пищевых продуктов. С ее помощью можно контролировать свежесть продуктов и изменения, произошедшие внутри и вне упаковки, например, если товар замораживали и размораживали несколько раз или если упаковка была повреждена.
«Многие ученые мира работают над созданием умной упаковки, но вопрос в том, как именно сделать ее умной — за счет датчиков, индикаторов или биосенсоров? Важно, чтобы элементы, встроенные в упаковку, были недороги в производстве, безопасны и просты в использовании. Поэтому мы остановились на углеродных точках, закрепленных на полисахаридах, — биосовместимых, нетоксичных для человека и простых в синтезе материалах. На их основе мы создали флуоресцентные индикаторы. Лабораторные тесты показали, что индикаторы реагируют на сероводород, выделяющийся при гниении белковых продуктов вроде мяса, курицы, рыбы и морепродуктов. Чем больше концентрация сероводорода в упаковке, тем тусклее становится свечение индикаторов под ультрафиолетом. Это значит, что продукт испортился, и его не стоит употреблять», — рассказала руководитель исследования, заведующий лабораторией научно-образовательного центра химического инжиниринга и биотехнологий ИТМО Елена Назарова.
Ученые ИТМО предлагают размещать флуоресцентные индикаторы с внутренней стороны прозрачной пленки, которая покрывает контейнер. Так углеродные точки не будут соприкасаться с продуктом, но будут реагировать на выделяемые бактериями вещества внутри упаковки.
Чтобы оценивать свежесть товара без лаборатории и профессионального оборудования, ученые разработали прототип специального модуля к смартфону со встроенным ультрафиолетовым светодиодом. Модуль помещается поверх пищевой упаковки, а ультрафиолет попадает на прозрачную пленку с индикатором. Камера смартфона, расположенного на модуле, фиксирует оптический отклик индикатора, а специальная программа на компьютере анализирует, насколько уменьшилась интенсивность свечения.
В дальнейшем исследователи планируют сделать модуль более компактным, чтобы его можно было разместить в магазине рядом с продукцией, а также разработают мобильное приложение, которое за пару кликов подскажет покупателю, свежий продукт он выбрал или нет.
Фото: ru.freepik.com