В ИТМО разработали индикаторы для определения реального срока годности продуктов

При выборе продуктов в магазине покупатели, как правило, ориентируются на срок годности. Но он не всегда отражает реальное состояние товара. Например, продукт может как испортиться раньше положенного времени, так и остаться свежим по истечении обозначенного срока. К тому же, при нарушении транспортировки или условий хранения в продуктах могут развиться опасные для человека микроорганизмы — например, сальмонелла, листерии или стафилококк. В итоге покупателю сложно однозначно определить по внешнему виду или запаху, безопасен ли товар.

Отслеживать реальный срок годности помогает умная упаковка пищевых продуктов. С ее помощью можно контролировать свежесть продуктов и изменения, произошедшие внутри и вне упаковки, например, если товар замораживали и размораживали несколько раз или если упаковка была повреждена.

«Многие ученые мира работают над созданием умной упаковки, но вопрос в том, как именно сделать ее умной — за счет датчиков, индикаторов или биосенсоров? Важно, чтобы элементы, встроенные в упаковку, были недороги в производстве, безопасны и просты в использовании. Поэтому мы остановились на углеродных точках, закрепленных на полисахаридах, — биосовместимых, нетоксичных для человека и простых в синтезе материалах. На их основе мы создали флуоресцентные индикаторы. Лабораторные тесты показали, что индикаторы реагируют на сероводород, выделяющийся при гниении белковых продуктов вроде мяса, курицы, рыбы и морепродуктов. Чем больше концентрация сероводорода в упаковке, тем тусклее становится свечение индикаторов под ультрафиолетом. Это значит, что продукт испортился, и его не стоит употреблять», — рассказала руководитель исследования, заведующий лабораторией научно-образовательного центра химического инжиниринга и биотехнологий ИТМО Елена Назарова.

Ученые ИТМО предлагают размещать флуоресцентные индикаторы с внутренней стороны прозрачной пленки, которая покрывает контейнер. Так углеродные точки не будут соприкасаться с продуктом, но будут реагировать на выделяемые бактериями вещества внутри упаковки.

Чтобы оценивать свежесть товара без лаборатории и профессионального оборудования, ученые разработали прототип специального модуля к смартфону со встроенным ультрафиолетовым светодиодом. Модуль помещается поверх пищевой упаковки, а ультрафиолет попадает на прозрачную пленку с индикатором. Камера смартфона, расположенного на модуле, фиксирует оптический отклик индикатора, а специальная программа на компьютере анализирует, насколько уменьшилась интенсивность свечения.

В дальнейшем исследователи планируют сделать модуль более компактным, чтобы его можно было разместить в магазине рядом с продукцией, а также разработают мобильное приложение, которое за пару кликов подскажет покупателю, свежий продукт он выбрал или нет.

Летом этого года команда ученых ИТМО стала одной из победительниц второго сезона «Страсти по грантам» — реалити-шоу, в котором научные коллективы из разных городов страны борются за гранты РНФ для своих исследований. На развитие флуоресцентных индикаторов ученым выделили грант в размере шести миллионов рублей. Всего по итогам конкурса РНФ поддержал 641 молодежный исследовательский проект, суммарно в 2024 году на конкурсы фонда для молодых ученых поступило 3000 заявок.