Сельскохозяйственная фотоника датчик способность обнаруживать бактерии на фруктах и ​​овощах

Исследования показали, что пестициды во фруктах и ​​овощах убивают до 11,000 385 человек ежегодно и непреднамеренно отравляют до XNUMX миллионов во всем мире.

Мониторинг пищевых продуктов на предмет наличия микроскопических химикатов и вредных бактерий может занять несколько дней и предполагает отправку небольших партий продуктов в лаборатории для тестирования и анализа. Сейчас разрабатывается новый детектор, который сможет обнаруживать мельчайшие следы ядовитых элементов с помощью фотоники и давать результат в считанные минуты.

Сверхчувствительный детектор использует легкие частицы для обнаружения мельчайших следов пестицидов или бактерий в 50-100 раз быстрее, чем существующие технологии.

В настоящее время разрабатываемая консорциумом, финансируемым ЕС, система позволит рабочим проверять наличие пестицидов или бактерий, отслеживая на десятки образцов фруктов и овощей больше, чем проводится в настоящее время. От подготовки образца до обнаружения новая система может предоставить результат менее чем за 30 минут - это небольшая часть времени в настоящее время.

Команда использует чрезвычайно чувствительную систему, которая использует лазерный свет для обнаружения химических или биологических аналитов. Эта система, получившая название плазмофотонного бимодального мультиплексирующего сенсора, может обнаруживать бактерии или пестициды без маркировки, без использования химикатов или красителей в качестве маркеров.

Учитывая, что продукты питания могут быстро ухудшаться и в настоящее время проводятся длительные проверки безопасности, фабрики часто могут проводить меньше проверок, что означает, что потребители сталкиваются с большим риском воздействия ядов и бактерий - даже в странах с очень эффективными методами мониторинга.

Проверки безопасности фруктов и овощей часто производятся случайными партиями, а затем отправляются в лабораторию, что может занять несколько дней. Из-за времени и затрат эти проверки нельзя проводить в критических звеньях производственно-сбытовой цепочки, таких как супермаркеты и рестораны.

Каждый год 385 миллионов человек непреднамеренно отравляются, употребляя в пищу фрукты или овощи, содержащие пестициды, и тысячи не только умирают, но и при употреблении с пищей и водой могут вызывать множество смертельных долгосрочных состояний, включая врожденные дефекты, рак, генетические заболевания. дефекты, заболевания крови и нейротоксичность.

Проект под названием GRACED в настоящее время координируется CyRIC - Кипрским центром исследований и инноваций, Кипр, и включает в себя консорциум экспертов со всей Европы. Вдохновением для разработчиков послужил один из существующих датчиков, который исследует воду на предмет микробиологического или химического загрязнения небольшим количеством пестицидов.

Проект, получивший название GRACED, в настоящее время координируется CyRIC - Кипрским центром исследований и инноваций, и включает в себя консорциум экспертов со всей Европы.

Система работает, наблюдая за «связыванием» загрязнителя с поверхностью сенсора, создавая новый уникальный сигнал, когда присутствует вредный компонент.

Команда GRACED со своим плазмофотонным бимодальным мультиплексирующим сенсором использует одну из самых чувствительных технологий обнаружения, доступных для идентификации на молекулярном уровне.

Поскольку рецепторы на поверхности сенсора специально «настроены» на определенные бактерии или химические вещества, только интересующие аналиты захватываются сенсором.

Свет, перемещающийся в датчике, создает полностью открытое исчезающее поле над поверхностью датчика, и рецепторы могут распознавать загрязняющие вещества при прохождении образца из-за изменений скорости лазерного света и, следовательно, интерференционной картины на выходе.

Это изменение можно измерить и определить точно по набору существующих значений - и оно должно быть способно дать мгновенный диагноз для контаминанта, ожидаемого в диапазоне от пикомолярного до аттомолярного (пМ – аМ), без какой-либо необходимости в амплификации.

Команда GRACED считает, что эти приложения чрезвычайно полезны для нескольких альтернатив производства продуктов питания следующего поколения.

«Вертикальные или городские фермы чем-то похожи на лабораторию, где все проводится в контролируемых помещениях. Контроль качества воды очень важен для успеха таких хозяйств, и если этот процесс будет автоматизирован, он станет еще лучше », - сказал координатор проекта Алессандро Джусти.

«Некоторые городские фермы используют« серую воду »- сточную воду, используемую для орошения, - где возможен риск заражения. Таким образом, решение, подобное нашему, будет в значительной степени дополнением к футуристическому производству продуктов питания ».

По завершении в 2024 году проект GRACED проведет будущие испытания во Франции, Италии и Венгрии, охватывая различные типы производственных систем (традиционное земледелие под открытым небом, новое городское сельское хозяйство, короткая агроэкологическая цепочка создания стоимости, полуавтоматическое сельское хозяйство).