سنسور هوشمند تازه توسعهیافته با بهرهگیری از آنزیمها و میکرونیدلها، کیفیت ماهی را در چند ثانیه ارزیابی میکند. بررسی تازگی ماهی در روشهای مرسوم همواره وابسته به ظاهر و بو بوده است. شفاف بودن چشمها، درخشندگی آبششها و بوی طبیعی و ملایم معمولاً نشاندهنده تازگی هستند، در حالی که کدری چشمها یا بوی نامطبوع بهعنوان هشدار تلقی میشود. اما این نشانههای ظاهری و بویایی معمولاً در مراحل دیرهنگام فساد ظاهر میشوند.
تغییرات شیمیایی مدتها پیش از آنکه ماهی ظاهر یا بوی نامطلوب پیدا کند آغاز میشوند. اکنون پژوهشگران دستگاهی قابل حمل طراحی کردهاند که با شناسایی این تغییرات اولیه، میتواند تازگی ماهی را در کمتر از ۲ دقیقه تشخیص دهد. این سنسور در نهایت میتواند فرآیند ارزیابی محصولات دریایی را سریعتر، آسانتر و بسیار دقیقتر کند.
ماهی تقریباً بلافاصله پس از مرگ شروع به تجزیه شدن میکند. یکی از نخستین شاخصهای شیمیایی این روند، ماده هیپوگزانتین (HX) است. این ترکیب زمانی تشکیل میشود که اسیدهای نوکلئیک و دیگر مولکولها در حال تجزیه هستند. از آنجا که سطح HX بهسرعت افزایش مییابد، دانشمندان آن را شاخصی قابل اعتماد برای سنجش تازگی میدانند. این روش هم برای ماهی کامل و هم فیلههای بستهبندیشده کاربرد دارد.
با این حال، آزمایش HX در شرایط کنونی به تکنسینهای ماهر، تجهیزات آزمایشگاهی و زمان تحلیل طولانی نیاز دارد؛ عواملی که انجام آزمایشهای روتین را در بازارها، انبارهای سرد و حتی آشپزخانهها غیرعملی میکند. تیم پژوهشی شامل نیکولا فولکر، آزاده نیلغاز و موامر دورویسویچ تلاش کردند ابزاری طراحی کنند که تقریباً در هر مکانی و بدون نیاز به آمادهسازی پیچیده یا دستگاههای بزرگ قابل استفاده باشد.
این دستگاه از آرایهای چهار در چهار از میکرونیدلها تشکیل شده که با نانوذرات طلا و یک آنزیم واکنشدهنده به HX پوشانده شدهاند. میکرونیدلها معمولاً در محصولات مراقبت پوستی و پچهای پزشکی استفاده میشوند، اما در اینجا نقش متفاوتی دارند. آنها به دستگاه کمک میکنند تا به فعالیت شیمیایی زیر سطح ماهی، جایی که فرایند فساد آغاز میشود، دسترسی پیدا کند.
برای انجام اندازهگیری، سنسور بهنرمی روی ماهی فشرده میشود. سوزنهای بسیار ریز آن را در جای خود ثابت میکنند. با واکنش آنزیم با هیپوگزانتین، سیگنالهای الکتریکی در بافت تغییر میکنند. سنسور این تغییرات را میخواند و بر اساس آن میزان تازگی را تعیین میکند.
پژوهشگران، سنسور جدید را روی تکههای ماهی سالمون تازه که تا ۴۸ ساعت در دمای اتاق رها شده بودند آزمایش کردند. این حسگر توانست مقادیر هیپوگزانتین را تا سطح ۵۰۰ بخش در میلیارد تشخیص دهد که مطابق دستهبندی متخصصان به معنای تازگی بسیار بالاست. نتایج در حدود ۱۰۰ ثانیه ظاهر شدند و دقت و حساسیت دستگاه با کیتهای آزمایشگاهی موجود مطابقت داشت.
اگرچه به کار بیشتری برای عرضه گسترده این سنسور نیاز است، اما آزمایش انجامشده پتانسیل بسیار بالای دستگاه را نشان میدهد. پژوهشگران اعلام کردهاند که این ابزار میتواند برای پایش آنی کیفیت غذا مورد استفاده قرار گیرد. در صورت توسعه تجاری، این ابزار میتواند برای توزیعکنندگان محصولات دریایی، فروشگاهها، رستورانها و حتی آشپزهای خانگی سودمند باشد.
مصرفکنندگان معمولاً هنگام خرید ماهی به حدس و اعتماد متکی هستند. سنسوری که بتواند بهسرعت و بهطور عینی تازگی را تأیید کند، میتواند از دورریز غذا بکاهد، خطر بیماریهای ناشی از غذای آلوده را کاهش دهد و اطمینان نسبت به محصولات دریایی را افزایش دهد. این پژوهش نشان میدهد که در آینده، آزمایش تازگی ماهی میتواند به سادگی قرار دادن یک دستگاه کوچک روی سطح آن و یک دقیقه انتظار باشد. به جای قضاوت بر اساس بو یا ظاهر، کاربر میتواند پاسخی دقیق و قابل اندازهگیری بر اساس دادههای شیمیایی دریافت کند.
این پژوهش در مجله ACS Sensors منتشر شده است.
