Якщо ви відчуваєте дискомфорт після вживання сумнівної їжі, ви, напевно, один з небагатьох щасливчиків.

Харчові захворювання є глобальною і потенційно смертельною проблемою, яка викликає набагато більше, ніж просто кишковий дискомфорт.

За оцінками, щорічно понад 850 мільйонів людей хворіють після вживання забрудненої їжі, що призводить до понад 1,5 мільйона смертей, згідно з даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ).

Хоча технології охопили більшість аспектів повсякденного життя, нашою основною практикою безпеки їжі залишається швидкий тест на запах, щоб визначити свіжість молока або залишків їжі.

Але людський ніс є недосконалим хімічним детектором, про що свідчать багато випадків, коли після вживання їжі доводиться пити ліки.

Щоб захистити нас від небезпечних продуктів, інженери з Каліфорнійського університету в Берклі розробили "електронний ніс", описуючи свою роботу в журналі Science Advances.

Ця технологія може бути інтегрована в повсякденні прилади, щоб захистити нас від прихованих патогенів, включаючи ті, що пов'язані з псуванням їжі.

"Я вважаю, що 'розумні' холодильники, які постачаються з датчиками, які можна контролювати через телефон, були б чудовим застосуванням для цієї технології", - пояснює Карла Басіл, електроінженер з UC Berkeley та провідний автор дослідження.

"Як було б чудово, якби ваш холодильник міг сказати вам: 'Гей, ваш броколі скоро зіпсується, тому вам слід його з'їсти'? Або: 'Ваше курча на останньому дні'?"

Електронний ніс складається з 16 датчиків, кожен з яких чутливий до різного набору газів, щоб дати невпевненим споживачам сигнал про те, чи варто їсти залишки їжі.

Басіл порівнює ці датчики з "цифровими смаковими рецепторами", кожен з яких налаштований на різний стимул.

"Кожен з цих 16 датчиків має різну чутливу плівку, і він працює, перетворюючи хімічні реакції між поверхнею датчика та молекулою газу на електричні сигнали", - пояснила вона в недавньому виступі.

Дослідники використовували методи машинного навчання, щоб навчити електронний ніс розпізнавати 16 різних продуктів харчування, досягнувши загальної точності прогнозування майже 93 відсотки.

Ці продукти включають фрукти та поширені алергени, такі як волоські горіхи та арахіс. Вони також поставили перед ним завдання виявлення сирого курчати, молока та яєць, які залишалися без холодильника протягом 24-48 годин.

Електронний ніс представляє собою кілька переваг у порівнянні з іншими системами виявлення газів, які можуть використовувати лише 2-10 датчиків.

Наприклад, електронний ніс працює при кімнатній температурі завдяки напівпровідникам з вуглецевих нанотрубок – матеріалу, який має високу поверхню, а також міцність і легкість.

Більше того, виготовлення цього штучного носа вимагає відносно просту техніку, звану "дроп кастингом", при якій дослідники наносять розчин з наночастинками на чіп, змивають його та сушать за допомогою азотного пістолета.

"Справжня масштабованість мого електронного носа полягає в тому, що ми можемо використовувати всі ці різні типи чутливих матеріалів, наносячи їх усі за один раз", - говорить Басіл.

Однак ще є багато шляхів для вдосконалення.

Дослідники вже досягли успіху в запобіганні плутанини категорій, яка може ускладнити розрізнення горіхів і арахісу (який є бобовим) – важливе розрізнення, оскільки це один з дев'яти найпоширеніших алергенів у США і може викликати потенційно небезпечний для життя анафілаксію.

Таким чином, цей синтетичний ніс може врешті-решт бути використаний для виявлення алергенів. Це, сподіваємося, запобігти деяким з майже 3,4 мільйона екстрених госпіталізацій через харчові алергії, які відбуваються щорічно в США, що становить одного пацієнта кожні 10 секунд.

Крім того, хоча електронний ніс може виявити всього 0,05 грама ізольованого волоського горіха, або приблизно одну соту частину одного горіха, його ще не тестували в більш складних умовах. Виявлення запаху волоського горіха, який випечений у торті, або виявлення одного зіпсованого продукту в холодильнику, заповненому їжею, є більш складними завданнями.

Команда також розробляє портативний електронний ніс, який синхронізується з додатком для смартфона. Відвідувачі ресторанів, які проводять кібер-нюхачем по своїй суші, можуть стати звичним явищем у закладах харчування.

Скільки коштуватиме такий пристрій і чи можна його використовувати в інших умовах з обмеженими ресурсами, поки що залишається під питанням. Багато харчових захворювань викликані відсутністю охолодження, забрудненою водою або переривчастим електропостачанням – базовими потребами, які потрібно вирішити.

Цікавий факт

Цей електронний ніс може виявляти гази, пов'язані з псуванням їжі, що може суттєво покращити безпеку харчових продуктів у всьому світі.