De vraag naar betrouwbare kwaliteitscontrole van voedsel en medicijnen neemt toe, waardoor de behoefte aan innovatieve trackingmethoden toeneemt. Huidige technieken zoals massaspectrometrie en DNA-barcoding zijn effectief, maar vaak kostbaar en complex. Nu hebben onderzoekers een baanbrekende oplossing ontwikkeld: microlasers die volledig zijn gemaakt van eetbare materialen, die een directe, fraudebestendige manier bieden om de versheid en authenticiteit van producten te controleren.
Het probleem met bestaande trackingmethoden
Traditionele kwaliteitscontrole is afhankelijk van laboratoriumanalyses, wat tijdrovend, duur en ongeschikt is voor realtime monitoring. Hoewel er slimme sensoren en streepjescodes op verpakkingen bestaan, kunnen deze gemakkelijk worden aangetast of verwijderd. Er bestaat een kritieke leemte bij het volgen van onverpakte artikelen, waarbij directe integratie van monitoringtechnologie noodzakelijk is zonder het product zelf te wijzigen.
Hoe eetbare microlasers werken
Microlasers bestaan uit drie belangrijke componenten: een versterkingsmedium (versterken van licht), een pompbron (die energie levert) en een optische microholte (die licht opsluit voor versterking). De doorbraak ligt in het construeren van al deze elementen uit volledig eetbare stoffen.
Onderzoekers van het J. Stefan Instituut en de Universiteit van Ljubljana (Slovenië), samen met de Aristoteles Universiteit van Thessaloniki (Griekenland), experimenteerden met kleurstoffen zoals chlorofyl (uit spinazie), riboflavine (vitamine B2) en bixine als versterkingsmedia. Eetbare oliën, boter, agar, gelatine en chitosan dienden als materiaal voor de holtes, terwijl dunne zilver/aluminiumbladeren (gebruikt in snoep) als reflectoren fungeerden.
Interessant genoeg ontdekte het team dat olijfoliedruppeltjes van nature als lasers werken wanneer ze door licht worden opgewonden, dankzij de uitstekende lichtversterkende eigenschappen van chlorofyl en de bolvormige vorm van de druppel die een natuurlijke holte creëert.
Informatie coderen in voedingsproducten
Het laserspectrum dat door deze microholten wordt uitgezonden, verandert afhankelijk van de druppelgrootte en de brekingsindex van het omringende medium. Dit maakt informatiecodering mogelijk: verschillende druppelgroottes vertegenwoordigen binaire cijfers (1 of 0). Door 14 verschillende druppelgroottes te gebruiken, kunnen onderzoekers meer dan 16.000 unieke combinaties genereren – genoeg om gegevens zoals productiedatum, vervaldatum of land van herkomst rechtstreeks in het voedsel zelf te coderen.
Beyond Tracking: Producteigenschappen detecteren
Eetbare microlasers zijn niet alleen bedoeld voor tracking; ze kunnen ook eigenschappen in voedsel voelen. Door het uitgezonden licht te analyseren, kunnen ze de suikerconcentratie in dranken, honing of siroop bepalen, pH-veranderingen detecteren en zelfs de microbiële groei volgen. Cruciaal is dat deze monitoring kan plaatsvinden via een verzegelde verpakking zonder monstername.
Toekomstige implicaties en schaalbaarheid
Terwijl de huidige opstelling gebruik maakt van gepulseerde lasers en spectrometers, voorzien de onderzoekers praktische apparaten die LED’s en spectrometers in zakformaat gebruiken voor snelle analyse ter plaatse. Deze technologie heeft verstrekkende gevolgen:
- Voedselveiligheid: Realtime monitoring van bederf en besmetting.
- Farmaceutische producten: Zorgen voor de integriteit van geneesmiddelen en voorkomen van namaak.
- Cosmetica en landbouw: Traceren van de oorsprong en kwaliteit van producten.
- Biogeneeskunde: Potentieel voor eetbare biosensoren in het lichaam.
De volgende fase zal zich richten op het uitbreiden van het bereik van detecteerbare parameters en het verkennen van nieuwe eetbare materialen voor verbeterde functionaliteit.
“Dit vertegenwoordigt een fundamentele verandering in de manier waarop we kwaliteitscontrole benaderen”, zegt Dr. Humar. “De mogelijkheid om detectie rechtstreeks in het product zelf te integreren, met behulp van volledig eetbare componenten, elimineert veel van de beperkingen van de huidige methoden.”
Deze technologie belooft een toekomst waarin de veiligheid van voedsel en medicijnen op microscopisch niveau, rechtstreeks in het product zelf, verifieerbaar is.
