Denna MIT-enhet, baserad på modifierade kolnanorör, kan upptäcka aminer som produceras av ruttnande kött.
Kemister vid MIT har utvecklat en billig, bärbar sensor som kan upptäcka gaser som släpps ut av ruttnande kött, vilket gör att konsumenterna kan avgöra om köttet i deras livsmedelsbutik eller kylskåp är säkert att äta.
Sensorn, som består av kemiskt modifierade kolnanorör, skulle kunna användas i "smarta förpackningar" som skulle erbjuda mycket mer exakt säkerhetsinformation än utgångsdatumet på förpackningen, säger Timothy Swager, professor i kemi vid John D. MacArthur vid MIT.
Det skulle också kunna dra ner på matsvinnet, tillägger han. "Folk slänger ständigt ut saker som förmodligen inte är dåliga", säger Swager, som är seniorförfattare till en artikel som beskriver den nya sensorn denna vecka i tidskriften Angewandte Chemie.
Tidningens huvudförfattare är doktoranden Sophie Liu. Andra författare är tidigare labbtekniker Alexander Petty och postdoc Graham Sazama.
Sensorn liknar andra kolnanorörsenheter som Swagers labb har utvecklat under de senaste åren, inklusive en som upptäcker fruktens mognad. Alla dessa enheter fungerar enligt samma princip:Kolnanorör kan modifieras kemiskt så att deras förmåga att bära en elektrisk ström ändras i närvaro av en viss gas.
I det här fallet modifierade forskarna kolnanorören med metallhaltiga föreningar som kallas metalloporfyriner, som innehåller en central metallatom bunden till flera kvävehaltiga ringar. Hemoglobin, som transporterar syre i blodet, är ett metalloporfyrin med järn som central atom.
För denna sensor använde forskarna en metalloporfyrin med kobolt i centrum. Metalloporfyriner är mycket bra på att binda till kvävehaltiga föreningar som kallas aminer. Av särskilt intresse för forskarna var de så kallade biogena aminerna, som putrescine och cadaverine, som produceras av ruttnande kött.
När det kobolthaltiga porfyrinet binder till någon av dessa aminer ökar det kolnanorörets elektriska motstånd, vilket enkelt kan mätas.
"Vi använder dessa porfyriner för att tillverka en mycket enkel enhet där vi applicerar en potential över enheten och sedan övervakar strömmen. När enheten stöter på aminer, som är markörer för ruttnande kött, kommer enhetens ström att bli lägre”, säger Liu.
I den här studien testade forskarna sensorn på fyra typer av kött:fläsk, kyckling, torsk och lax. De fann att alla fyra typerna höll sig fräscha under fyra dagar när de var kylda. Lämnade proverna okylade, sönderföll alla, men med varierande hastighet.
Det finns andra sensorer som kan upptäcka tecken på ruttnande kött, men det är oftast stora och dyra instrument som kräver expertis för att fungera. "Fördelen vi har är att dessa är de billigaste, minsta, lättaste att tillverka sensorerna", säger Swager.
"Det finns flera potentiella fördelar med att ha en billig sensor för att i realtid mäta färskheten hos kött och fiskprodukter, inklusive att förhindra livsmedelsburna sjukdomar, öka den totala kundnöjdheten och minska matsvinnet i livsmedelsbutiker och i konsumenternas hem," säger Roberto Forloni, senior science fellow vid Sealed Air, en stor leverantör av livsmedelsförpackningar, som inte ingick i forskargruppen.
Den nya enheten kräver också väldigt lite ström och skulle kunna integreras i en trådlös plattform Swagers lab som nyligen utvecklats som gör att en vanlig smartphone kan läsa utdata från kolnanorörssensorer som den här.
Forskarna har ansökt om patent på tekniken och hoppas kunna licensiera den för kommersiell utveckling. Forskningen finansierades av National Science Foundation och Army Research Office genom MIT:s Institute for Soldier Nanotechnologies.
Publikation :Sophie F. Liu, et al., "Single-Walled Carbon Nanorube/Metalloporphyrin Composites for the Chemiresistive Detection of Amines and Meat Spoilage," Angewandte Chemie International Edition, 2015; DOI:10.1002/anie.201501434
Bild:Sophie Liu
