Poptávka po spolehlivé kontrole kvality potravin a léků roste, což vede k potřebě inovativních metod sledovatelnosti. Moderní metody jako hmotnostní spektrometrie a DNA barcoding jsou účinné, ale často drahé a složité. Nyní výzkumníci vyvinuli revoluční řešení: mikrolasery vyrobené výhradně z jedlých materiálů, které nabízejí přímý způsob sledování čerstvosti a autenticity produktů, který je odolný proti neoprávněné manipulaci.
Problém se stávajícími metodami sledování
Tradiční kontrola kvality spoléhá na laboratorní analýzu, která je časově náročná, drahá a není vhodná pro monitorování v reálném čase. Inteligentní senzory a čárové kódy na obalech sice existují, ale lze je snadno padělat nebo odstranit. Existuje kritická mezera ve sledování nezabalených produktů, kde je vyžadována přímá integrace monitorovací technologie bez změny samotného produktu.
Jak fungují jedlé mikrolasery
Mikrolasery se skládají ze tří klíčových součástí: zesilovací médium (které zesiluje světlo), zdroj čerpadla (který poskytuje energii) a optická mikrodutina (která omezuje světlo, které má být zesíleno). Průlom spočívá ve vytvoření všech těchto prvků ze zcela jedlých látek.
Vědci z Institutu J. Stefana a Univerzity v Lublani (Slovinsko) a Aristotelovy univerzity v Soluni (Řecko) experimentovali s barvivy, jako je chlorofyl (ze špenátu), riboflavin (vitamín B2) a bixin jako zlepšující média. Jedlé oleje, máslo, agar, želatina a chitosan sloužily jako dutinové materiály a tenké stříbrné/hliníkové listy (používané ve sladkostech) fungovaly jako reflektory.
Je zajímavé, že tým zjistil, že kapky olivového oleje přirozeně působí jako lasery, když jsou excitovány světlem díky vynikajícím vlastnostem chlorofylu zesilujícím světlo a kulovitému tvaru kapky vytvářející přirozenou dutinu.
Kódování informací v potravinářských produktech
Spektrum laserového záření emitovaného těmito mikrodutinami se mění v závislosti na velikosti kapičky a indexu lomu okolního prostředí. To umožňuje kódování informací: různé velikosti kapiček představují binární číslice (1 nebo 0). Pomocí 14 různých velikostí kapiček mohou výzkumníci generovat více než 16 000 jedinečných kombinací – dostačujících pro zakódování dat, jako je datum výroby, datum spotřeby nebo země původu přímo do samotného produktu.
Beyond Tracking: Určení atributů produktu
Jedlé mikrolasery nejsou jen pro sledování; mohou také určovat vlastnosti v potravinách. Analýzou vyzařovaného světla mohou určit koncentraci cukru v nápojích, medu nebo sirupu, detekovat změny pH a dokonce sledovat růst mikroorganismů. Důležité je, že toto monitorování může probíhat prostřednictvím uzavřených obalů bez odběru vzorků.
Budoucí vyhlídky a škálovatelnost
Přestože současné nastavení používá pulzní lasery a spektrometry, vědci si představují praktická zařízení využívající LED a kapesní spektrometry pro rychlou analýzu na místě. Tato technologie má dalekosáhlé důsledky:
- Bezpečnost potravin: Monitorování znehodnocení a kontaminace v reálném čase.
- Pharmaceuticals: Zajištění integrity léků a prevence padělání.
- Kosmetika a zemědělství: Sledování původu a kvality produktů.
- Biomedicína: Potenciál pro jedlé biosenzory v těle.
Další fáze se zaměří na rozšíření rozsahu detekovatelných parametrů a zkoumání nových jedlých materiálů pro zlepšení funkčnosti.
„To představuje zásadní posun v našem přístupu ke kontrole kvality,“ říká Dr. Humar. “Schopnost integrovat senzor přímo do produktu pomocí zcela jedlých komponent eliminuje mnohá omezení existujících metod.”
Tato technologie slibuje budoucnost, ve které lze bezpečnost potravin a léků ověřit na mikroskopické úrovni přímo uvnitř samotného produktu.
