과학자들은 테스트할 수 있는 PEGS 기술을 사용하여 저렴한 센서를 개발했습니다. 식품 신선도를 높이고 폐기로 인한 낭비를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 식품 조기에(실제 신선도와 상관없이 유통기한이 가까워졌다는 이유만으로 식품을 버리는 것) 센서는 식품 포장이나 태그에 통합될 수 있습니다.
거의 30% 식품 인간이 섭취하기에 안전한 것은 매년 폐기되거나 단순히 버려집니다. 이 대규모 작업에 큰 기여를 했습니다. 음식물 쓰레기 특히 선진국에서는 소비자나 슈퍼마켓이 버리는 것을 통해 이루어집니다. 음식 폐기물은 세계적인 문제가 되고 있으며 경제와 환경에 막대한 영향을 미치고 있습니다.
모든 포장 식품 상점과 슈퍼마켓에서 판매되는 '사용기한' 라벨에는 식품이 안전하고 먹을 수 있는 때까지의 날짜가 표시되어 있습니다. 그러나 전문가들은 일반적으로 제조업체가 인쇄하는 이 날짜는 근사치일 뿐 실제 신선도를 나타내는 정확한 지표는 아니라고 말합니다. 다른 요인 예를 들어 식품이 저장되는 조건도 중요하기 때문입니다. 폐기 식품 유통기한을 기준으로 하여 실제 신선도와 상관없이 섣부른 판단으로 매년 엄청난 양의 음식물쓰레기의 원인이 되고 있습니다.
센서의 사용은 이러한 센서가 부패하기 쉬운 포장 식품의 상태를 추적하고 이를 사용자에게 실시간으로 전달할 수 있기 때문에 제조업체의 '날짜별 사용'에 대한 유망한 대안입니다. 많은 유형의 센서 기술이 설계되었습니다. 그러나 상업적 실행 불가능, 높은 비용, 복잡한 제조 공정 및 사용의 어려움과 같은 여러 가지 이유로 인해 아직 주류 식품 포장에 통합되지 않았습니다. 또한 이러한 기술은 디지털 플랫폼과 호환되지 않아 사용자가 데이터를 쉽게 이해할 수 없습니다.
8월 XNUMX일자에 발표된 새로운 연구 ACS 센서 은 물에 용해될 수 있는 암모니아 및 트리메틸아민과 같은 부패 가스를 감지할 수 있는 PEGS(종이 기반 전기 가스 센서)의 민감하고 친환경적이며 저렴하고 유연한 프로토타입을 설명합니다. 센서는 간단한 볼펜과 자동 커터 플로터를 사용하여 쉽게 구할 수 있는 셀룰로오스 종이에 탄소 전극을 인쇄하여 공식화되었습니다. 셀룰로오스 종이는 건조해 보이지만 외부 환경으로부터 표면에 흡착되는 수분을 함유한 흡습성이 높은 셀룰로오스 섬유로 구성되어 있습니다. 따라서 습식 화학 방법은 이러한 흡습성으로 인해 기판에 물을 추가하지 않고 수용성 가스를 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 종이의 전도도는 종이 표면에 인쇄된 두 개의 탄소(흑연) 전극을 사용하여 측정할 수 있습니다. 따라서 물의 전기적 특성의 박막은 전도도를 통해 쉽게 조사할 수 있습니다. 수용성 가스가 직접 주변에 존재하는 경우, 이는 주로 종이 표면의 물 박막에서 수용성 가스의 해리로 인해 종이의 이온 전도도를 증가시킵니다.
연구원들은 신선도를 정량적으로 모니터링하기 위해 실험실에서 포장 식품(육류 제품, 특히 생선 및 닭고기)에 PEGS 기술을 테스트했습니다. 그 결과 PEGS 센서는 기존 센서에 비해 미량의 부패 가스를 빠르고 정확하게 감지할 수 있어 수용성 가스에 대해 높은 감도를 보였다. 테스트된 가스는 일산화탄소, 이산화탄소, 이산화황, 트리메틸아민 및 암모니아였으며 물에 잘 녹기 때문에 암모니아에 가장 민감합니다. PEGS는 향상된 성능, 더 나은 응답 시간 및 더 높은 감도를 보여주었습니다. 또한, 추가적인 가열이나 복잡한 제조가 필요하지 않았습니다. 이러한 결과는 박테리아 배양을 사용하는 확립된 미생물학적 테스트를 사용하여 검증되었습니다. 따라서 PEGS는 포장육의 미생물 오염으로 인한 식품 신선도 변화의 지표로 적합합니다. 또한 센서의 설계는 NFC(근거리 무선 통신) 태그라는 일련의 마이크로칩과 결합되어 무선으로 근처의 모바일 장치에서 판독을 수행할 수 있습니다.
현재 연구에서 설명하는 고유한 센서는 식품 부패와 관련된 가스에 대한 민감도를 활용하여 식품 품목의 신선도를 테스트하는 데 사용할 수 있는 최초의 상업적으로 실행 가능한 무독성 친환경 센서입니다. 중요한 것은 기존 센서 비용의 극히 일부에 불과한 저렴하다는 것입니다. PEGS는 실온 및 100% 습한 조건에서도 잘 작동하지만 에너지를 거의 소모하지 않습니다. 저자에 따르면 PEGS는 향후 3년 내에 제조업체와 슈퍼마켓에서 상업용 식품 포장재에 통합될 수 있습니다. 그들의 사용은 또한 다른 화학 및 의료, 농업 및 환경 응용 분야로 확장될 수 있습니다.
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출처
Barandun Get al. 2019. 셀룰로오스 섬유는 수용성 가스의 거의 제로 비용 전기 감지를 가능하게 합니다. ACS 센서. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
