Aceste instrumente ar putea ajuta într-o zi cumpărătorii să evite aruncarea a milioane de tone de alimente din cauza termenelor de expirare confuze

de Manny I. Fox Morone
PUBLICITATE

datele

"Folosiți până la." "Cel mai bine." "Cel mai bun dacă este folosit de." "Bucură-te de." Companiile de produse alimentare din SUA au început să-și întâlnească produsele cu acest patchwork de etichete în anii 1970 - adesea cu puțină, dacă există, bază științifică sau uniformitate. În deceniile anterioare, produsele ambalate deveniseră din ce în ce mai populare, din ce în ce mai puțini oameni își cultivă propriile alimente.

Bineînțeles, a apărut îngrijorarea cu privire la faptul că etichetele de date incoerente ar face dificil să se spună dacă mâncarea era încă proaspătă - și dacă consumatorii au fost înșelați. În 1973, Congresul SUA a luat în considerare un proiect de lege care ar fi impus producătorilor de alimente să enumere o dată la care alimentele lor perisabile ar trebui să fie vândute până în prezent. De asemenea, ar fi împiedicat distribuitorii cu amănuntul să vândă alimente după ce a trecut această dată, pedepsit cu o amendă de 5.000 USD și 1 an de închisoare.

Dar proiectul de lege nu a reușit să-l transforme în lege. La fel a făcut și următoarea. Și următorul. Cu toate acestea, anii 1970 au văzut nu mai puțin de 10 facturi referitoare la datarea alimentelor fără adoptarea unei legislații federale semnificative. Între timp, statele au venit cu propriile lor sisteme de reglementare și astăzi dictează modul în care ar trebui etichetate alimentele din SUA. Problema este că niciun stat nu are legi identice în vigoare cu privire la etichetarea alimentelor. Formularea și aplicarea unei date de expirare pentru un anumit produs din Arkansas nu este neapărat aceeași cu formularea și aplicarea în New York, chiar dacă etichetele în cauză sunt pe produse similare ambalate în momente similare.

Toate acestea duc la risipa de alimente. Sute de milioane de tone metrice de alimente rămân nemâncate în SUA în fiecare an. La nivel global, acest număr depășește 1 miliard de tone metrice și are o amprentă de carbon echivalentă cu 87% din toate emisiile din transportul rutier.

Consumatorii consideră datele de expirare ca indicatori care spun „Acest lucru nu mai este comestibil”. În realitate, datele sunt stabilite de producători, care utilizează o varietate de criterii și tehnici analitice pentru a determina o etichetă pe care o consideră adecvată pentru un produs. Și datele nu reflectă modul în care oamenii stochează un anumit produs în casele lor. Diferitele formulări pot deruta profund consumatorii. În 2015, Food Marketing Institute (numit acum Food Marketplace Inc.) a constatat că 83% dintre cumpărătorii din SUA au aruncat mâncarea pe baza datei de expirare, o etichetă care nu are legătură cu faptul dacă un aliment este încă comestibil, ci mai degrabă este menit să le spună comercianților cu amănuntul să scoată inventarul de pe rafturile lor. În Uniunea Europeană, unde formularea pe etichete este mai uniformă, firma de consultanță ICF estimează că 9,5-12% din totalul deșeurilor alimentare menajere pot fi încă atribuite unor probleme de marcare a datei.

În fața acestor neconcordanțe și fără reglementări mai bune, oamenii de știință din domeniul alimentar și al senzorilor ar dori să pună diagnosticul în mâinile consumatorilor. Ei imaginează dispozitive ușor de utilizat, care ar putea să ne ofere o citire definitivă: „Acest aliment nu ar trebui să mai fie consumat”.

Deșeurile alimentare după cifre

1,3 miliarde de tone metrice (t): Deșeurile anuale mondiale de alimente datorate pierderilor de producție și a deșeurilor consumatorilor, conform Organizației Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO)

28%: Ponderea terenurilor agricole ale globului obișnuia să cultive alimente irosite, potrivit FAO

60 milioane t: Risipa anuală de hrană a gospodăriilor americane, potrivit Departamentului Agriculturii din SUA.

21%: Ponderea spațiului de depozitare din SUA ocupat de deșeuri alimentare, conform Agenției SUA pentru Protecția Mediului.

47 milioane t: Deșeurile alimentare anuale ale gospodăriilor din Uniunea Europeană, în conformitate cu Utilizarea alimentelor pentru inovare socială prin optimizarea strategiilor de prevenire a deșeurilor.

9,5-12%: Ponderea deșeurilor alimentare menajere în UE, atribuibilă problemelor de marcare a datei de expirare, potrivit firmei de consultanță ICF.

Consumatori confuzi

„O mare parte din îndrumările noastre privind siguranța alimentelor au fost„ Când aveți îndoieli, aruncați-o. ”, Spune Emily Broad Leib, directorul Clinicii de drept și politici alimentare din cadrul Harvard Law School. „Aruncăm atât de multă mâncare și consider că este o euristică cu adevărat nesatisfăcătoare”. Broad Leib acceptă un sistem de etichetare standardizat și mai ușor de înțeles. Cea mai recentă factură de etichetare a produselor alimentare din SUA, H.R. 3981, a fost introdus anul trecut și ar necesita ca etichetele de expirare să folosească doar două cuvinte: „BEST If Used By” pentru date legate de calitate sau „USE By” pentru datele de renunțare, care este similar cu sistemul UE.

Astfel de etichete mai simple ar putea reduce risipa de alimente, spun experții. Dar etichetele încă nu pot spune consumatorilor despre calitatea unui aliment în timp real. La stabilirea datei etichetei, companiile de produse alimentare aleg mai întâi un atribut de calitate sau siguranță - de exemplu, creșterea microbilor, pierderea valorii nutriționale datorate oxidării sau modificări ale texturii datorate migrării apei prin alimente. Apoi măsoară modul în care se schimbă în timp pentru un anumit produs alimentar și calculează o dată în funcție de modelele pe care le construiesc din datele lor. Dar asta presupune că alimentele sunt păstrate în condițiile de depozitare recomandate de la fermă la furculiță. „Dacă mâncarea respectivă a fost expusă unor condiții care nu sunt cele pe care le-ați recomandat, nu aveți de unde să o cunoașteți, iar acum eticheta respectivă nu înseamnă nimic”, spune Maria Corradini, om de știință în domeniul alimentar la Universitatea din Guelph, care a efectuat anterior studii de îmbătrânire a alimentelor în industrie.

De la frigider la gunoi

Corradini caută noi modalități de a evalua calitatea alimentelor pe măsură ce produsele trec prin lanțul de aprovizionare. O modalitate în care laboratorul ei analizează alimentele este examinarea amprentelor fluorescente, ceea ce implică urmărirea modificărilor semnalului de fluorescență a alimentelor pe măsură ce îmbătrânește și compararea acestor schimbări cu schimbările nivelurilor de nutrienți și cu alți parametri de calitate a alimentelor. Astfel de măsurători vă pot oferi informații despre acea legumă pe care o dezbateți, arătând că nu trebuie să vă bazați pe un reper static de la o companie alimentară. De asemenea, amprentele fluorescente vă permit să monitorizați simultan mai multe atribute ale alimentelor.

Dezavantajul este că majoritatea gospodăriilor nu dispun de echipamente pentru colectarea amprentelor de fluorescență. Corradini recunoaște că, pe termen scurt, tehnica va fi mai ușor de încorporat în fabricile de procesare a alimentelor.

Alte soluții emergente care măsoară îmbătrânirea alimentelor sunt bazate pe ambalaje, cum ar fi un autocolant care își schimbă culoarea în etape și un capac de lapte care devine accidentat după o anumită perioadă de timp când sunt expuse la temperaturi ridicate. Dar aceste etichete umplute sunt doar un proxy pentru deteriorarea alimentelor și nu simt starea alimentelor din ambalaj. Întrebarea rămâne: Pot consumatorii să ocolească jocul de întâlniri și să se asigure că mănâncă în mod fiabil alimente proaspete?

Răspândire în aer

Una dintre primele incursiuni pe care Firat Güder le-a făcut în analiza deteriorării alimentelor a implicat o muncă de detectivi. Güder a început să viziteze magazinele alimentare din jurul casei sale din Boston și a întrebat angajații câte alimente aruncau în fiecare săptămână. „Interesant este că mulți dintre ei nu au vrut să vorbească cu mine”, spune el.

Dar, după ce a stabilit relații cu managerii magazinelor, care și-au dat întrebările în lanț, Güder a primit în cele din urmă câteva răspunsuri: „În medie, de exemplu, aruncau cu ușurință carne în valoare de câteva mii de dolari în fiecare săptămână”. Într-o afacere cu marjă mică, cum ar fi vânzările de alimente, spune el, acești bani se adună.

De aceea, Güder, inginer acum la Imperial College din Londra, a dezvoltat de atunci un senzor de gaz pe bază de hârtie de celuloză la preț redus pentru urmărirea calității alimentelor (ACS Sens. 2019, DOI: 10.1021/acssensors.9b00555). Anumiți microbi care cresc pe lângă carne și pește descompun aminoacizii peștilor și eliberează gaze precum amoniac, alte amine și compuși de sulf pe măsură ce coloniile lor se înmulțesc. Senzorul lui Güder măsoară cât de bine curge electric prin hârtie și, pe măsură ce hârtia absoarbe gazele din interiorul unui recipient pentru alimente, fluxul curentului se schimbă, semnalând creșterea microbilor.

Publicitate

Senzorii Güder sunt receptivi: dacă ai pune-i într-un recipient sigilat cu amoniac în interior, ar înregistra un semnal în doar câteva minute. Astfel, consumatorii le-ar putea instala teoretic în ambalajul unui produs după cumpărare. Deoarece senzorii Güder folosesc un semnal electric ca citire, ar oferi o citire mai precisă decât etichetele existente care schimbă culoarea, pe care un consumator trebuie să le interpreteze ca fiind galbene, portocalii sau roșii, susține el. Utilizatorii își pot atinge chiar și telefoanele pentru a obține citiri de la senzor printr-o etichetă de frecvență radio integrată, spune Güder.

Majoritatea caselor vin deja echipate cu un senzor de gaz: nasul uman. În timp ce toți am adulmecat laptele sau peștele din frigiderul nostru și am considerat că măsurarea este rezonabilă, senzorii de laborator pot fi semnificativ mai sensibili decât nasul nostru. Astfel, ele pot semnaliza nu numai când alimentele au depășit un anumit nivel de deteriorare și trebuie aruncate, ceea ce nu este deosebit de util pentru reducerea risipei de alimente, ci și când este aproape rău și trebuie consumat. Senzorii Güder urmăresc nivelurile de amoniac pe o gamă largă, preluând concentrații de la 0,2 ppm - de aproximativ 100 de ori mai sensibile decât nasul - până la 1.000 ppm.

Ken Suslick de la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign construiește, de asemenea, senzori care pot urmări deteriorarea alimentelor. Suslick subliniază că senzorii simpli precum cei ai lui Güder nu au specificitate. Cu alte cuvinte, senzorul de hârtie dă un semnal pentru toate gazele solubile în apă care sunt absorbite, dar nu poate distinge cât de mult contribuie fiecare gaz la semnalul senzorului. De asemenea, spune Suslick, senzorii de hârtie în forma lor actuală ar fi prea sensibili la schimbările de umiditate pentru a fi utilizabili pentru detectarea amoniacului în aplicații de deteriorare din lumea reală. Echipa lui Güder analizează modul în care poate folosi modificările chimice ale hârtiei pentru a distinge între diferite gaze și susține că modificările umidității nu sunt o preocupare atât de mare într-o atmosferă precum interiorul unui pachet de carne, unde umiditatea relativă este aproape aproape de 100%.

Pentru a rezolva problemele la care subliniază Suslick, laboratorul său din Illinois a venit cu ceea ce crede că este o abordare mai bine reglată. În loc să utilizeze o singură măsurătoare, cum ar fi conductivitatea electrică prin hârtie, senzorii lui Suslick transmit aerul pe o serie de senzori diferiți pentru a genera un semnal complex care poate fi procesat și clasificat. Acest lucru imită modul în care nasul nostru simte și identifică gazele: acestea dețin aproximativ 400 de receptori care se pot lega fiecare de diferite molecule, creând un model de semnal pe care creierul nostru îl interpretează ca un miros special. În mod adecvat, Suslick numește senzorul său un nas electronic - un termen adoptat pe tot globul pentru instrumentele analitice care utilizează acest tip de schemă de detectare.

În cazul senzorului de deteriorare a cărnii a lui Suslick, o bandă de plastic sau de hârtie de unică folosință cu o serie de coloranți chimic receptivi imprimați pe acesta este încărcată într-o „mașină de adulmecat” portabilă (ACS Sens. 2016, DOI: 10.1021/acssensors.6b00492). Pe măsură ce aerul este aspirat în mașină pe banda senzorului, coloranții își schimbă culoarea în timp ce reacționează cu compușii volatili din proba de aer. De exemplu, unii coloranți își vor schimba culoarea dacă sunt expuși compușilor de bază. Dispozitivul face o fotografie a modelului de culoare generat, îl compară cu o bibliotecă de modele create de compuși cunoscuți la concentrații definite și grupează statistic noul model cu răspunsuri similare care corespund diferitelor stări de prospețime. Grupul lui Suslick a arătat, de asemenea, că un dispozitiv similar poate simți etilena - un gaz pe care fructele îl eliberează atunci când se coc și care determină să se coacă și fructele din apropiere (Anal. Chem. 2018, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b04321).

Între timp, Aryballe, o companie franceză de olfacție digitală care a strâns anul trecut aproximativ 7 milioane de dolari în seria B, realizează și dispozitive care imită nasul. În Franța, unde este obișnuit să cumperi carne de la un măcelar local, o baghetă de la o brutărie sau brânză de la o cultivator mai degrabă decât toate cele de la un supermarket, datele de expirare nu sunt o normă. „Aveți acest material proaspăt care provine dintr-un magazin local și nu există nicio noțiune de date de expirare”, spune Fanny Turlure, manager global de produse la Aryballe. Compania crede că tehnologia sa ar putea oferi o modalitate de a urmări deteriorarea acestor alimente nemarcate.

E-nose-ul lui Aryballe se bazează și pe recunoașterea modelelor, dar în loc să folosească o serie de coloranți, folosește o serie de peptide imobilizate integrate pe ramurile unui cip fotonic, creând o serie de mini biosenzori. Peptidele se prind de substanțele chimice volatile dintr-o probă de aer extrasă în dispozitiv. Fiecare senzor leagă substanțele chimice volatile într-o anumită măsură și schimbă modul în care lumina se deplasează prin ramura sa a cipului. Așadar, diferitele puncte forte de legare ale senzorilor creează în mod colectiv un model pe care e-nasul îl poate citi și trimite în cloud pentru a fi asortat cu modelele dintr-o bază de date corespunzătoare profilurilor chimice volatile. Cu o bază de date suficient de mare, dispozitivul Aryballe ar putea într-o zi să afle dacă mâncarea este proaspătă, deja alterată sau începe să se răstoarne, spune Turlure.

Găsirea unui drum spre casă

Cu toate meritele lor, senzorii alimentari ca aceștia încă nu au ajuns în gospodării. Un obstacol în calea sosirii lor este prețul.

E-nasuri precum Aryballe pot fi scumpe. De exemplu, compania are un dispozitiv portabil mai vechi, NeOse Pro, care poate detecta deteriorarea alimentelor. Vândut cu 12.500 de dolari, NeOse Pro a fost comercializat către firmele care efectuează cercetare și dezvoltare pentru dezvoltarea de noi produse. Aryballe speră să scadă prețul noii sale tehnologii prin integrarea senzorului în dispozitivele pe care consumatorii deja își cheltuiesc banii. Turlure spune că compania se apropie de producătorii de aparate pentru a integra senzorul în, de exemplu, sertarul pentru frigidere.

Când vine vorba de detectoarele de deteriorare a alimentelor prietenoase cu consumatorii care ajung pe piață, totuși, Arun Ramesh, manager de cercetare la firma de consultanță Frost & Sullivan, pariază pe senzori simpli, precum cei pe hârtie, fabricați de Güder din Imperial College. Senzorii costă aproximativ 2 cenți de fabricat, „ceea ce este incomparabil de ieftin în comparație cu alții de pe piață”, spune Ramesh. Echipa Güder este capabilă să mențină prețul scăzut, deoarece produce senzorii desenând electronice pe hârtie cu un stilou simplu încărcat cu cerneală de carbon conductivă disponibilă în comerț.

Güder a cofondat compania BlakBear, numită după simțul miros al animalului, pentru a comercializa această tehnologie. Firma își cântărește opțiunile cu privire la modul de intrare pe piață. Speră să aibă etichete scanabile în anumite magazine alimentare până la sfârșitul acestui an și protejează produse de consum, cum ar fi autocolante scanabile, pe care cumpărătorii le-ar putea aplica în interiorul unui pachet alimentar și „Tupperware inteligent” care ar putea monitoriza alimentele problematice.

O problemă separată pentru diagnosticarea consumatorilor o reprezintă datele. BlakBear și industria în ansamblu trebuie să-și dea seama când consumatorii au tendința de a arunca diferite tipuri de alimente, astfel încât să poată dezvolta dispozitive care pot reduce aceste deșeuri. De exemplu, dacă consumatorii găsesc cele mai utile produse care urmăresc deteriorarea puiului, firmele s-ar concentra pe senzori pentru acest tip de deteriorare. „Unde se oprește fluxul de date este imediat ce este vândut un produs alimentar”, spune Güder. „De îndată ce un client îl cumpără, nu avem nicio idee despre modul în care utilizează produsul.”

Între timp, companii precum Aryballe trebuie să își construiască bazele de date pentru a spori puterea predictivă a dispozitivelor. De exemplu, Aryballe dorește baze de date care să includă cât mai multe profiluri de miros de deteriorare pentru cât mai multe produse alimentare posibil pentru a învăța tehnologia sa cum să funcționeze în diferite situații. „Suntem un start-up”, spune Turlure, „și nu avem resurse nelimitate. Deci, trebuie să ne bazăm pe clienții noștri pentru a ne ajuta să construim baze de date. ”

Pe acest front, Tellspec, o companie specializată în analiza rapidă, accesibilă și portabilă a probelor folosind senzori spectroscopici, a creat baze de date cu spectre din probe de alimente, care pot fi apoi introduse în cadrul de învățare automată al firmei pentru a determina calitate și valoare nutritivă. Compania vinde un scaner portabil cu infraroșu aproape către autoritățile de reglementare a alimentelor, comercianții cu amănuntul și unele restaurante pentru depistarea fraudei alimentare și a contaminanților, în special la pește. În timp ce Tellspec a făcut studii de deteriorare a fructelor, peștelui și cărnii, CEO-ul Isabel Hoffmann spune că mica ei companie nu își propune să comercializeze dispozitive de deteriorare a alimentelor către consumatori. Ea vede o cale pentru senzorii de deteriorare a alimentelor în smartphone-uri, care ar putea încorpora în cele din urmă detectoare în infraroșu apropiat și să ofere consumatorilor acces la tehnologie. „Vor fi marile companii de smartphone-uri care fabrică și distribuie deja smartphone-uri”, spune Hoffmann.

Între timp, adaugă ea, Tellspec poate construi baze de date pentru deteriorarea alimentelor, calitatea și datele privind contaminarea și, odată ce smartphone-urile fac tranziția, „putem ajuta oamenii să ia decizii în cunoștință de cauză cu privire la orice”. În mod similar, versiunile e-nose-ului lui Suslick funcționează pe o platformă bazată pe smartphone, iar Corradini de la Universitatea din Guelph consideră că și telefoanele ar putea colecta o versiune simplificată a datelor de amprentă fluorescentă și în viitor.

Senzorii standardizați de deteriorare a alimentelor vor fi mai ușor de încorporat în procesele în linie și în loturi mari care se întâmplă în fabricile de producție alimentară înainte ca acestea să ajungă la consumatori. Dar, atâta timp cât suntem blocați cu etichete de expirare statice și adesea confuze, plasate pe produsele alimentare ambalate și expediate în întreaga lume, cazul de utilizare rămâne pentru companiile de senzori să adune date și să creeze noi instrumente pentru monitorizarea alimentelor în casă.

„Am vârsta suficientă pentru a-mi plăcea Star Trek”, spune Corradini, așa că un scanner precum tricorderul fictiv care ar putea într-o bună zi să analizeze mâncarea pe care o consumăm a stat de mult pe radarul ei. "O mulțime de lucruri care par a fi științifico-fantastice, se realizează, așa că de ce nu acesta?"