Fotonik pertanian Sensor mampu menemukan bakteri pada buah & sayuran
Penelitian telah menemukan bahwa pestisida dalam buah dan sayuran membunuh hingga 11,000 orang setiap tahun dan secara tidak sengaja meracuni hingga 385 juta di seluruh dunia.
Pemantauan makanan untuk bahan kimia mikroskopis dan bakteri berbahaya dapat memakan waktu berhari-hari dan melibatkan pengiriman sejumlah kecil ke laboratorium untuk pengujian dan analisis. Sekarang detektor baru sedang dikembangkan yang akan dapat melihat jejak kecil unsur beracun dengan fotonik untuk memberikan hasil dalam hitungan menit.
Detektor ultrasensitif memanfaatkan partikel cahaya untuk menemukan jejak terkecil pestisida atau bakteri 50 hingga 100 kali lebih cepat daripada teknologi yang ada.
Saat ini sedang dikembangkan oleh konsorsium yang didanai Uni Eropa, sistem ini akan memungkinkan pekerja untuk memeriksa pestisida atau bakteri dengan memantau lebih banyak sampel buah dan sayuran daripada yang dilakukan saat ini. Dari menyiapkan sampel hingga deteksi, sistem baru dapat memberikan hasil dalam waktu kurang dari 30 menit – sebagian kecil dari waktu saat ini.
Tim menggunakan sistem yang sangat sensitif yang menggunakan sinar laser untuk mendeteksi analit kimia atau biologis. Disebut sensor multiplexing bimodal plasmo-fotonik, sistem ini dapat melihat bakteri atau pestisida tanpa label, tanpa harus menggunakan bahan kimia atau pewarna sebagai penanda.
Mengingat bahwa makanan dapat terdegradasi dengan cepat dan dengan pemeriksaan keamanan yang panjang saat ini, pabrik sering kali dapat melakukan lebih sedikit pemeriksaan yang berarti konsumen menghadapi risiko lebih besar terkena racun dan bakteri – bahkan di negara-negara dengan teknik pemantauan yang sangat efisien.
Pemeriksaan keamanan yang melibatkan buah dan sayuran sering dilakukan secara acak kemudian dikirim ke laboratorium, sebuah proses yang bisa memakan waktu berhari-hari. Karena waktu dan biaya, pemeriksaan ini tidak dapat dilakukan di bagian penting dari rantai nilai seperti supermarket dan restoran.
Setiap tahun, 385 juta orang secara tidak sengaja diracuni dengan makan buah atau sayuran yang mengandung pestisida dan ribuan tidak hanya mati, tetapi ketika dikonsumsi melalui makanan dan air pestisida ini dapat menyebabkan sejumlah kondisi jangka panjang yang mematikan, termasuk cacat lahir, kanker, genetik. cacat, kelainan darah, dan neurotoksisitas.
Proyek yang disebut GRACED, saat ini dikoordinasikan oleh CyRIC – Pusat penelitian dan inovasi Siprus, Siprus dan mencakup konsorsium ahli dari seluruh Eropa. Para pengembang mengambil inspirasi dari salah satu sensor yang ada yang memeriksa air untuk mendeteksi kontaminasi mikrobiologis atau kimia dengan sejumlah kecil pestisida.
Proyek yang disebut GRACED, saat ini dikoordinasikan oleh CyRIC – Pusat penelitian dan inovasi Siprus, dan termasuk konsorsium ahli dari seluruh Eropa.
Sistem bekerja dengan melihat 'pengikatan' kontaminan ke permukaan sensor – menghasilkan sinyal unik baru ketika ada konstituen berbahaya.
Dengan sensor multiplexing bimodal plasmo-fotonik mereka, tim GRACED menggunakan salah satu teknologi deteksi paling sensitif yang tersedia untuk mengidentifikasi pada tingkat molekuler.
Karena reseptor pada permukaan sensor secara khusus 'disetel' ke bakteri atau bahan kimia tertentu, hanya analit yang diinginkan yang ditangkap di sepanjang sensor.
Perjalanan cahaya dalam sensor menghasilkan medan cepat berlalu dr ingatan yang terekspos sepenuhnya di atas permukaan sensor dan reseptor dapat mengenali kontaminan ketika sampel melewati karena perubahan kecepatan sinar laser dan oleh karena itu pola interferensi pada output.
Perubahan ini dapat diukur dan ditentukan secara tepat terhadap serangkaian nilai yang ada – dan harus dapat memberikan diagnosis instan untuk kontaminan yang diharapkan pada rentang picomolar hingga attomolar (pM–aM) tanpa perlu amplifikasi.
Tim GRACED melihat aplikasi tersebut sangat berguna untuk beberapa alternatif produksi pangan generasi berikutnya.
“Pertanian vertikal atau perkotaan seperti laboratorium di mana semuanya dilakukan di ruang yang terkendali. Mengontrol kualitas air sangat penting untuk keberhasilan jenis tambak ini, dan jika proses ini dilakukan secara otomatis, itu akan lebih baik lagi,” kata koordinator Proyek Alessandro Giusti.
“Beberapa pertanian perkotaan menggunakan 'air abu-abu' – air wastafel yang digunakan untuk irigasi – di mana risiko kontaminasi mungkin terjadi. Jadi, solusi seperti kami akan sangat melengkapi produksi pangan futuristik.”
Berakhir pada tahun 2024, proyek GRACED akan melakukan uji coba masa depan di Prancis, Italia, dan Hongaria, yang mencakup berbagai jenis sistem produksi (pertanian udara terbuka konvensional, pertanian perkotaan baru, rantai nilai agroekologis pendek, pertanian semi-otomatis).