（A）纸基电子气体传感器（PEGS）的制造。碳电极用圆珠笔和切刀绘图仪打印在WhatmanTM纤维素色谱1纸上，可快速制作所需几何形状的原型。打印完成后，将传感器切割并放置在卡式边缘连接器内以进行表征。（B）单个PEGS的俯视图，该PEGS由两个带有三个手指的电极组成，每个手指之间的间距为1 mm。（C）跨三个手指的PEGS的横截面（B中的红色虚线）。碳墨水（黑色）部分渗入纸张（白色）。图片来源：ACS Sensors（2019）。DOI：10.1021 / acssensors.9b00555

研究人员说，新的传感器可以帮助检测变质并减少超市和消费者的食物浪费。

英国三分之一的消费者仅在达到使用期限之前就丢弃了食品，但我们每年丢弃的价值125亿英镑的食品中有60％（420万吨）是可以安全食用的。

实验室原型传感器每个制造成本为2美分。它们被称为“纸基电子气体传感器”（PEGS），可检测肉类和鱼类产品中的腐败气体，例如氨和三甲胺。

可以通过智能手机读取传感器数据，以便人们可以将智能手机放在包装上以查看食物是否可以安全食用。

伦敦帝国理工学院的PEGS研究人员通过将碳电极印刷在容易获得的纤维素纸上来制造传感器。这种可生物降解的材料是环保且无毒的，因此它们不会危害环境，并且可以安全地用于食品包装。传感器与“近场通信（NFC）”标签结合在一起，“ NFC”标签是一系列微芯片，可以被附近的移动设备读取。

在对鱼和鸡的包装进行实验室测试期间，PEGS比现有传感器更快，更准确地吸收了痕量的腐败气体，价格仅为它们的一小部分。

研究人员说，这些传感器最终还可以代替“使用期限”，这是较不可靠的新鲜度和食用性指标。零售商降低成本可能最终也会降低消费者的食品成本。

PEGS是有史以来第一个商业上可行的食品新鲜度传感器。帝国大学生物工程系的主要作者菲拉特·古德博士说：“尽管它们的设计目的是为了确保我们的安全，但食用日期可能会导致食用食品被扔掉。实际上，食用日期并不完全可靠。就安全性而言，因为人们经常由于储藏不良而从食源性疾病中生病，即使某物品在其使用范围内。

“市民希望对自己的食物安全食用充满信心，并避免因为无法判断食物的安全性而不必要地扔掉食物。这些传感器价格便宜，我们希望超市可以在三年内使用它们。

“我们的愿景是在食品包装中使用PEGS，以减少不必要的食品浪费和由此造成的塑料污染。”

这项研究今天发表在ACS Sensors上。

食物浪费

消费者依靠使用日期或什至进行“嗅觉测试”来检查他们的食物是否安全食用，但是目前尚无商业可行的可靠替代方法来提供有关食物新鲜度和安全性的客观反馈。

尽管食品技术人员多年来一直致力于确保安全性，但使用日期并未考虑特定食品的存储和加工条件。因此，它们可能导致商店和消费者丢弃安全和可食用的食物。此外，大部分浪费的食品都用塑料包装，从而造成了塑料污染。

这项研究的第一作者，同样来自帝国理工学院生物工程系。他说：“使用日期估计了易腐产品可能不再可食用的时间，但它们并不总是反映出其实际的新鲜度。

“尽管食品行业和消费者对保质期保持谨慎，这是可以理解的，但现在该是时候采用可以更准确地检测食品食用性并减少食品浪费和塑料污染的技术了。”

由于PEGS可以加工肉类和鱼类等高价值产品，因此可以减少浪费，并使商店能够根据PEGS而不是使用日期来针对特定商品使用目标价格降低的商品，从而为商店及其客户节省金钱。

电流传感器

现有的食物变质传感器不常用，因为它们要么太昂贵（通常占总包装成本的四分之一），要么太难解释。换色传感器实际上可能会增加食物浪费，因为消费者甚至会将最细微的颜色变化都解释为“不好的食物”。

PEGS技术旨在解决这两个问题。作者不仅生产成本低廉，而且易于用电读数来解释，但他们发现PEGS克服了当前气体传感器的许多缺点。他们：

在接近100％的湿度下有效运行，大多数传感器的湿度都在90％以上。

在室温下工作，不需要加热，因此它们消耗的能量非常低。

仅对食物变质中涉及的气体敏感，而其他传感器可以由非变质气体触发。

下一步是什么？

研究人员使用圆珠笔和机器人切割机来创建传感器。Güder博士说：“我们相信，通过使用现有的大容量印刷方法，例如丝网印刷和卷对卷印刷，我们很容易将我们非常简单的技术扩大规模以大规模生产PEGS。”

作者希望，PEGS可以在食品加工以外的其他领域得到应用，例如感测农业中的化学物质，空气质量以及检测与肾脏疾病相关的呼吸道疾病标记。但是，研究人员希望在将PEGS应用于目前的用途之外之前解决其对降低湿度的敏感性。

接下来，作者希望通过将PEGS应用于其他类型的食品和工业来扩展其用途。他们目前正在开发PEGS阵列，其中每个传感器都检测不同的化学物质。使用该技术，阵列将针对不同的气体和/或变化的湿度给出独特的信号，这将使该技术适用于更广泛的食品类型和应用。