Konec otravám jídlem? ‚Elektronický nos‘ z Berkeley detekuje zkažené potraviny i alergeny

Každý rok onemocní více než 850 milionů lidí a 1,5 milionu jich zemře v důsledku konzumace kontaminovaných potravin, uvádí Světová zdravotnická organizace (WHO). I přes technologický pokrok se naše hlavní metoda kontroly čerstvosti jídla stále opírá o nespolehlivý čich.

Každý rok onemocní více než 850 milionů lidí a 1,5 milionu jich zemře v důsledku konzumace kontaminovaných potravin, uvádí Světová zdravotnická organizace (WHO). I přes technologický pokrok se naše hlavní metoda kontroly čerstvosti jídla stále opírá o nespolehlivý čich. Lidský nos je však nedokonalý chemický detektor, což potvrzují miliony případů žaludečních potíží po požití zkažených potravin. Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley proto vyvinuli inovativní ‚elektronický nos‘, který má za cíl ochránit miliony lidí před otravou jídlem a alergeny.

Tento ‚elektronický nos‘ se skládá ze 16 senzorů, z nichž každý je citlivý na mírně odlišnou směs plynů. Tyto senzory fungují jako ‚digitální chuťové pohárky‘, které převádějí chemické reakce mezi povrchem senzoru a molekulami plynu na elektrické signály. Díky polovodičům z uhlíkových nanotrubiček, materiálu s vysokou povrchovou plochou, pevností a lehkostí, může zařízení pracovat při pokojové teplotě. Jeho výroba je navíc relativně jednoduchá, využívá techniku zvanou ‚drop casting‘.

Vědci použili metody strojového učení k trénování e-nosu, aby rozpoznával 16 různých potravinových produktů, včetně ovoce, běžných ořechových alergenů (jako jsou vlašské ořechy a arašídy), syrového kuřete, mléka a vajec, které byly ponechány mimo lednici po dobu 24 až 48 hodin. Celková přesnost predikce dosáhla téměř 93 procent. Tato technologie představuje významný pokrok oproti jiným jednočipovým systémům detekce plynů, které obvykle používají pouze 2 až 10 senzorů.

Technologie má široké uplatnění. Mohla by být integrována do chytrých lednic, které by uživatele upozorňovaly na blížící se zkažení potravin, například: ‚Vaše brokolice se brzy zkazí, měli byste ji sníst.‘ Dále by mohla pomoci detekovat alergeny, což je klíčové pro prevenci potenciálně život ohrožujících anafylaktických reakcí. V USA dochází ročně k téměř 3,4 milionům pohotovostních návštěv kvůli potravinovým alergiím, což je jeden pacient každých 10 sekund. E-nos již dokáže detekovat pouhých 0,05 gramu izolovaného vlašského ořechu.

Tým pracuje také na vývoji přenosné verze e-nosu, která by se synchronizovala s aplikací ve smartphonu, což by umožnilo kontrolu bezpečnosti potravin i mimo domov, například v restauracích. I když existují výzvy, jako je testování v komplexnějších podmínkách (například detekce ořechů v pečivu nebo zkažené položky v plné lednici), potenciál je obrovský. Technologie by se navíc mohla rozšířit i do biometrie, kde by pomáhala sledovat zdravotní stavy člověka na základě pachů, podobně jako psi vycvičení k detekci diabetu. Strojové učení se ukázalo jako zásadní pro senzorovou technologii, což umožňuje navrhovat senzory přizpůsobené pro jakoukoli aplikaci.