Ученые создали пищевой сенсор для обнаружения бактерий и химикатов
Исследователи из Техасского университета в Далласе создали портативное устройство для проверки безопасности пищи READ FWDx (Rapid Electroanalytic Diagnostic Food Water Diagnosis). Оно предназначено для обнаружения нежелательных пищевых бактерий, таких как E. coli, листерия и сальмонелла, а также распространенных гербицидов (паракват дихлорид, глифосат) и химических веществ, включая антибиотики.
Разработка актуальна на фоне роста числа отзывов продуктов. По некоторым оценкам, с 2020 по 2024 год они увеличились на 15%. Отзывы могут быть связаны со вспышками бактерий, неправильной маркировкой или наличием необъявленных аллергенов.
Портативность вместо громоздких методов
Традиционные методы мониторинга загрязнителей пищи, такие как высокоэффективная жидкостная хроматография (HPLC), масс-спектрометрия и иммуноферментный анализ (ELISA), требуют специализированного дорогого лабораторного оборудования и не портативны. Кроме того, тестирование на биологические и химические загрязнители обычно требует разных методов и не может проводиться одновременно.
Устройство READ FWDx использует технологию адаптивной электрохимической импедансной спектроскопии. При помещении образца (капли воды с овощей или жидкости из измельченного мяса) на сенсор, он сканирует все слои образца на наличие загрязнителя. Его концентрация определяет общий электрический заряд и диэлектрические свойства.
«Вы можете настроить [сенсор] как радио... Это значит, что вы измеряете не один, два или три типа образца, а множество вещей разных типов на одной платформе», — пояснила Шалини Прасад, соосновательница EnLiSense.
Чип, считываемый устройством, состоит из 16 сенсоров, каждый из которых способен обнаруживать несколько загрязнителей. Результаты получаются в течение семи минут. Набор целевых загрязнителей основан на последних данных CDC, а сенсоры можно легко менять для обнаружения грибковых, вирусных или химических загрязнений.
Доказанная эффективность
Эффективность устройства подтверждена в ряде научных публикаций:
- Исследование в журнале Biosensors (июнь 2024) показало, что устройство может обнаруживать и количественно определять патогенный штамм E. coli O157:H7 в течение пяти минут.
- Работа (май 2024, Biosensors) продемонстрировала возможность обнаружения зеараленона — грибкового микотоксина в зерновых.
- В другом исследовании (апрель 2024) сенсор одновременно обнаруживал два загрязнителя: зеараленон и афлатоксин B1 (канцерогенный микотоксин).
Будущее применения
Разработчики надеются, что в будущем READ FWDx станет доступен обычным потребителям. Чип будет одноразовым с сроком хранения до года при комнатной температуре.
Ключевая цель — внедрение устройства для экспресс-тестирования на месте (point-of-care testing) на производствах, в коммерческих лабораториях или сетях общественного питания, где важен быстрый результат.
«Видение READ FWDx — увеличить количество выборочных проверок, потому что это становится доступным и экономичным. Это рассматривается производителями как стабильная и масштабируемая стратегия для точного выявления загрязнения пищи», — отметила Прасад.
Внедрение устройства производителями и его использование обычными покупателями покажут время. Однако такие инструменты, как READ FWDx, демонстрируют прогресс науки в обеспечении безопасности продуктов питания.