Skanowanie mleka w 5 minut

Bezpieczeństwo żywności jest ważną kwestią dla przemysłu spożywczego, w tym branży mleczarskiej. Podobnie jak każdy inny rodzaj żywności, zanieczyszczone mleko i przetwory mleczne mogą zagrażać zdrowiu konsumentów. Szkodliwe mikroorganizmy zazwyczaj przedostają się do mleka za sprawą zakażeń wymion (np. gronkowiec złocisty) lub problemów sanitarnych (np. Escherichia coli). Ale mleko może być również skażone środkami chemicznymi, takimi jak antybiotyki, mikotoksyny i pestycydy, poprzez wodę lub paszę, którą spożywają krowy, lub z powodu nieodpowiedniego kontrolowania sprzętu i pomieszczeń do przechowywania mleka. Aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczonego mleka i produktów mleczarskich do łańcucha żywnościowego, w całym procesie produkcji przeprowadzane są badania.

Standardowe badania jakości i bezpieczeństwa mleka mogą być kosztowne i czasochłonne. Uczestnicy rozpoczętego niedawno unijnego projektu MOLOKO znaleźli sposób na radykalne obniżenie kosztów i skrócenie czasu potrzebnego do wykrywania zanieczyszczeń w mleku. Nowy czujnik MOLOKO jest w stanie wykonać odczyt w zaledwie 5 minut i stanowi system wczesnego ostrzegania, który może również prowadzić do zmniejszenia marnotrawstwa mleka i ograniczenia stosowania antybiotyków na różnych etapach produkcji i przetwarzania w przemyśle mleczarskim.

Czujnik biologiczny do wykrywania na miejscu

Nowy czujnik optyczny składa się z czterech zaawansowanych technologicznie elementów budulcowych: organicznych tranzystorów emitujących światło, organicznych fotodetektorów, technologii rekombinowanych przeciwciał oraz nanostrukturyzowanej powierzchni plazmowej. Ostatni z nich, siatka nanoplazmoniczna, jest wspierany przez wydajną, bezoznaczeniową (label-free) technologię przesiewania, zwaną rezonansem plazmonów powierzchniowych (SPR). Wysoce czułe i nieinwazyjne SPR dostarcza w czasie rzeczywistym informacji o tym, jak specyficzne, wstępnie zaprogramowane receptory oddziałują na wybrane bakterie, toksyny, antybiotyki i inne zanieczyszczenia.

„Wykrywanie i badanie zanieczyszczeń w płynach to szybko rozwijająca się dziedzina bioczujników SPR”, mówi badacz z włoskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych i koordynator projektu Stefano Toffanin w artykule opublikowanym w serwisie Photonics21. „Do niedawna ograniczenia optyczne, wysokie koszty i wąski zakres wykrywanych parametrów uniemożliwiały używanie SPR poza laboratorium. W ramach naszej unikalnej, zintegrowanej architektury czujników, MOLOKO może dostarczyć wyniki zaawansowanej analizy mleka w ciągu kilku minut”.

Nadający się do użytku zarówno przez techników, jak i niespecjalistów pracujących w gospodarstwach rolnych, ręczny bioczujnik skanuje w poszukiwaniu 10 substancji zanieczyszczających (mykotoksyn, leków przeciwbakteryjnych i enterotoksyn gronkowcowych), dostarczając szybkich wyników na miejscu. System czujników może być również zintegrowany z robotem udojowym.

Wykrywanie białka pomaga w uzyskaniu sera wysokiej jakości

Biosensor jest również zaprogramowany pod kątem oznaczania dwóch białek (kappa kazeiny i laktoferyny), które mierzą jakość mleka i innych produktów mlecznych. Białko mleka kappa kazeina typu B jest szczególnie cenione w przemyśle serowarskim ze względu na zdolność do szybkiego krzepnięcia, która pozwala uzyskać duże ilości twardego sera. Przetwórcy mleka płacą więc zazwyczaj więcej za mleko zawierające to białko.

Dzięki nowemu czujnikowi optycznemu rolnicy będą mogli dostosować swoje programy hodowlane poprzez selekcję krów, które produkują mleko zawierające wysokowartościowe białka. „Dzięki temu systemowi czujnikowemu rolnicy będą mieli wgląd w stan zdrowia swoich krów, mleczarnie będą w stanie natychmiast dokonać oceny zanieczyszczeń w mleku, a przetwórcy będą mogli śledzić proces kontroli jakości”, mówi Toffanin.

Uczestnicy projektu MOLOKO (Multiplex phOtonic sensor for pLasmonic-based Online detection of contaminants in milK) spodziewają się, że prototyp czujnika będzie gotowy do 2021 roku.

Więcej informacji:
strona projektu MOLOKO