整个供应链的食品质量监控对于确保全球食品安全和将食品损失最小化至关重要。9月11日消息，麻省理工学院(MIT)的工程师们设计了一种“类似魔术贴”的食物传感器，由一组丝制微针制成，可以穿透塑料包装，检测食物变质和细菌污染的迹象。

一旦设计得到优化，传感器可以在供应链的各个阶段使用，从可以在产品发货前使用传感器监测产品的加工厂操作员，到消费者。

传感器的微针是由在蚕茧中发现的可食用蛋白质溶液制成的，其设计目的是将液体吸入传感器的后部，传感器由两种专用墨水打印。其中一种“生物墨水”在与一定pH范围内的液体接触时变色，表明食物已经变质;另一种则在检测到污染细菌如致病性大肠杆菌时变色。

图片来源:Felice Frankel

保罗·M·库克职业发展部的贝内代托·马雷利说：“丝绸是完全可食用的，无毒的，并且可以用作食品成分，并且其机械强度足以穿透肉，桃子和生菜等各种组织类型。”麻省理工学院土木与环境工程系助理教授。

研究人员将传感器连接到注入大肠杆菌溶液的生鱼片上。不到一天之后，他们发现用细菌感应生物墨水打印的传感器部分从蓝色变成了红色——这是鱼被污染的明显标志。几小时后，ph敏感的生物墨水也改变了颜色，这表明鱼也变质了。

发表在《高级功能材料》杂志上的研究结果，是开发一种新型比色传感器的第一步，这种传感器可以检测食品变质和污染的迹象。

Marelli的论文合著者是Doyoon Kim, Yunteng Cao, Dhanushkodi Mariappan, Michael S Bono Jr和John Hart。

这种新的食物传感器是马雷利和哈特合作的产物。马雷利的实验室利用丝绸的特性来开发新技术，哈特的小组开发新的制造工艺。

测试更深层次的检测

为了制造这种新型传感器，金首先用蚕丝蛋白(一种从蛾茧中提取的蛋白质)制成溶液，然后将溶液倒入硅酮微针模具中。晾干后，他剥去所得到的微针阵列，每个微针大约1.6毫米长，600微米宽——大约是意大利面条线直径的三分之一。

研究人员制作了一种含有对大肠杆菌敏感抗体的生物墨水，以及另一种对与腐败有关的pH值水平敏感的生物墨水。他们将细菌感应生物墨水印在微针阵列的表面，以字母“E”的形式，将ph敏感生物墨水印在字母“C”的旁边。这两个字母最初都是蓝色的。

然后Kim在每个微针内嵌入小孔，以增加阵列通过毛细管作用提取液体的能力。为了测试这种新型传感器，他从当地一家杂货店买了几片生鱼片，并在每片鱼片中注射了含有大肠杆菌、沙门氏菌或不含任何污染物的液体。他在每个鱼片上插了一个传感器。然后,他等待着。

大约16小时后，研究小组观察到，只有在被大肠杆菌污染的鱼片中，“E”才会从蓝色变为红色，这表明传感器准确地检测到了细菌抗原。几个小时后，所有样本中的“C”和“E”都变红了，表明每个鱼片都变质了。

研究人员还发现，他们的新传感器比仅检测食物表面病原体的现有传感器更快地显示污染和变质。

“食物中有很多洞和洞，病原体被埋在里面，表面传感器无法探测到这些，”Kim说。“所以我们必须深入一点，以提高检测的可靠性。使用这种穿刺技术，我们也不用打开包装来检测食品质量。”

这个团队正在寻找方法来加速微针对液体的吸收，以及生物墨水对污染物的感知。