Электронный нос: ученые нашли способ более точно определять свежесть мяса

В этом институте уже несколько лет разрабатывают технологию электронного носа, которую затем применяют в разных областях. В 2023 году ученые показали, как ее можно использовать для анализа запаха пластика.

Технология электронного носа

Такой «нос» состоит из ряда газовых сенсоров и использует алгоритмы распознавания образов, чтобы точно определить запах. Он работает подобно обонятельной системе человека, но способен реагировать не только на те вещества, которые имеют запах.

В процессе жизнедеятельности бактерий в продуктах образуются летучие соединения, которые создают характерный запах. Этот запах считается первым признаком того, что продукт испортился.

В новой статье исследователи изучили, как электронный нос может помочь в определении порчи мяса. Они использовали его для оцифровки запаха, который связан с летучими веществами, указывающими на порчу. Затем они сравнили результаты с изменениями в составе микробиома образцов испорченного мяса.

— Запах является первым индикатором свежести либо несвежести продукта. В этой работе мы исследовали «точку перехода», пытаясь понять, когда продукт становится несвежим, некачественным, и увидели, что электронный нос позволяет выявить изменения на более ранних стадиях, в отличие от компьютерного зрения. Когда мы начали проводить тесты с мясом из супермаркета, динамика изменений была минимальной — оно почти не портилось, но когда взяли мясо на рынке, оно начало портиться. Оказалось, что на нем уже были бактерии, и довольно-таки разнообразные. В какой-то момент большинство бактерий начинает погибать, но остаются и размножаются самые стойкие — гнилостные. С помощью электронного носа мы наблюдали, как меняется запах образца мяса, на котором живут такие бактерии, и мы определили с помощью математических протоколов, когда наступает та самая точка перехода мяса из свежего состояния в несвежее, — рассказывает соавтор работы и один из ее научных руководителей Федор Федоров, старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий.

Как электронный нос чувствует, что мясо испорчено?

Исследователи провели эксперименты при разной влажности и выяснили, какой сенсор в системе электронного носа наиболее чувствителен к таким изменениям.

— Мы увидели, что это сенсор, который чувствителен к водороду. Найденная точка зависит от влажности в камере, в которой хранится мясо. Мы делали тесты при комнатной температуре, чтобы процессы проходили быстрее, и увидели, что есть зависимость от влажности: чем более влажный воздух, тем быстрее мясо пропадает. Оказывается, что одного сенсора и датчика влажности и температуры может быть достаточно, чтобы можно было определять точку, когда мясо пропало, — отметил Федор Федоров.

Ученые также измерили относительное количество основных видов бактерий, численность которых изменялась в разные периоды времени — это бактерии классов Brochotrix, Psychrobacter и Mycoplasma.