Novi izum! Minijaturni uređaj mogao bi spasiti milijune ljudi od trovanja hranom

Ako nakon konzumiranja sumnjive hrane zaradite tek želučane tegobe, vjerojatno spadate među sretnike. Bolesti uzrokovane hranom globalni su i potencijalno smrtonosan problem koji uzrokuje mnogo više od samih probavnih smetnji. Prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije (WHO), procjenjuje se da svake godine više od 850 milijuna ljudi oboli nakon konzumacije kontaminirane hrane, što rezultira s više od 1,5 milijuna smrtnih slučajeva godišnje.

O rezultatima najnovijeg istraživanja u području detektiranja pokvarene hrane za ugledni znanstveni portal ScienceAlert piše Ivan Farkas.

Iako je tehnologija zavladala većinom aspekata svakodnevnog života, naša uobičajena metoda provjere sigurnosti hrane i dalje se svodi na brzo, površno njuškanje kako bismo procijenili svježinu mlijeka od jučer ili ostataka jela od prošlog tjedna.

No, ljudski nos nije savršen kemijski detektor, što potvrđuju i brojne situacije u kojima posežemo za lijekovima poput Pepto-Bismola da bi sanirali posljedice loših obroka.

Kako bi nas spasili od konzumiranja pokvarene hrane, inženjeri sa Sveučilišta u Kaliforniji (UC) u Berkeleyju razvili su „elektronički nos”. Istovremeno rezultate istraživanja objavili su u prestižnom znanstvenom časopisu Science Advances.

"Mislim da bi 'pametni' hladnjaci – koji dolaze sa senzorima koje možete kontrolirati na svom telefonu – bili izvrsna primjena za ovu vrstu tehnologije", objašnjava Carla Bassil, inženjerka elektrotehnike na UC Berkeley i glavna autorica studije.

"Bilo bi sjajno kad bi nam hladnjak mogao reći: 'Hej, brokula će ti se uskoro pokvariti, pa bi to vjerojatno trebao pojesti'? Ili 'Tvojoj piletini je zadnji dan'?"

U svrhu prepoznavanja pokvarene hrane štetne po naš organizam 'elektronički nos' raspolaže sa 16 senzora. Svaki od tih senzora osjetljiv je na malo drugačiju vrstu plinova.

Carla Bassil te senzore uspoređuje s „digitalnim okusnim pupoljcima”, od kojih je svaki podešen na drukčiji podražaj.

„Svaki od 16 ugrađenih senzora ima drukčiji osjetilni sloj i funkcionira tako da kemijske reakcije između površine senzora i molekule plina pretvara u električne signale”.

Istraživači su primijenili metode strojnog učenja kako bi osposobili 'elektronički nos' za prepoznavanje 16 različitih prehrambenih proizvoda. Pritom su postigli ukupnu točnost predviđanja pokvarene hrane od gotovo 93 posto.

Među tim namirnicama nalaze se voće i uobičajeni alergeni iz skupine orašastih plodova, poput oraha i kikirikija. Također su pred njega postavili zahtjevan zadatak prepoznavanja sirove piletine, mlijeka i jaja koji su stajali izvan hladnjaka od 24 do 48 sati.

Prema tvrdnjama istraživača, novo dizajnirani 'elektronički nos' predstavlja značajan napredak u odnosu na druge sustave za detekciju plinova i kemijskih supstanci na jednom čipu.

E-nos radi na sobnoj temperaturi, zahvaljujući poluvodičima napravljenim od ugljikovih nanocijevi – gotovo čudesnog materijala koji istovremeno uz lakoću nude veliku snagu.

Proizvodnja tog umjetnog proboscisa zahtijeva relativno jednostavnu tehniku zvanu drop casting, u kojoj istraživači nanose otopinu punu nanočestica na čip, ispiru ga i suše dušičnim pištoljem.

Postoji čitav niz mogućnosti za poboljšanje novo izumljenog elektroničkog nosa.

Jedna od njih odnosi se na korištenje elektroničkog nosa za otkrivanje alergena. Nadajmo se da će to spriječiti gotovo 3,4 milijuna hitnih bolničkih intervencija uzrokovanih alergijama na hranu, do kojih svake godine dolazi u SAD-u.

Iako dizajnirani elektronički nos može detektirati svega 0,05 grama izoliranog oraha – što je otprilike stoti dio jednog oraha – još nije testiran u složenijim uvjetima. 

Otkrivanje mirisa oraha u pečenom kolaču ili pronalazak jedne pokvarene namirnice u hladnjaku punom hrane znatno su složeniji zadaci.

Istraživački tim trenutačno razvija prijenosni elektronički nos koji se povezuje s aplikacijom na pametnom telefonu. Prizor gostiju u restoranima koji svojim „cyber-njuškalom” ili „elektroničkim nosom“ prelaze preko sushija mogao bi jednog dana postati uobičajena pojava.

Mnoge bolesti uzrokovane hranom posljedica su nedostatka rashladnih uređaja, kontaminirane vode ili nestabilne opskrbe električnom energijom.

No, nema razloga za ograničavanje primjene e-nosa na hranu. Ova bi se tehnologija potencijalno mogla proširiti na biometriju, kako bi se razumjeli i pratili mirisi za ljudsko zdravlje poput pasa koji upozoravaju na dijabetes.

Podaci o radu:

Autori: 

Carla Bassil, Kichul Lee, Xun Liao, Divya Krishnan, Yifei Zhan, Theodorus Jonathan Wijaya, Edward Hester, Minhyun Kim, IL-Doo Kim, Inkyu Park, Ali Javey 

Izvorni naslov:

Scalable multiplexed machine learning gas sensor chips for food classification

Godina publiciranja rada: 2026

Naziv časopisa: Science Advances

Bibliografska baza: WOSSCI

Kvartil: Q1

Impact factor (2025): IF=13.9

Detaljnije o ovom radu može se vidjeti na poveznici:

DOI: 10.1126/sciadv.aec7965

Izvori: Science Advances; ScienceAlert.