Uma equipe de pesquisa baseada nos EUA desenvolveu recentemente um novo tipo de “nariz eletrônico” que pode detectar alimentos que estão prestes a estragar e possíveis alérgenos na geladeira. Diz-se que sua sensibilidade é “melhor que a do nariz humano”. A conquista vem da Universidade da Califórnia, em Berkeley, e é liderada por Carla Bassil, doutoranda em engenharia elétrica e ciência da computação. O artigo relevante foi publicado na revista Science Advances.
De acordo com a equipa de investigação, este nariz eletrónico integra 16 micro sensores de gás, que podem identificar diferenças subtis entre moléculas de gás, incluindo gases voláteis, como alergénios alimentares comuns, como nozes e amendoins, emitindo assim avisos antecipados antes que o risco de deterioração dos alimentos ou alergias seja detetado pelo olfato humano. Bassil descreveu o sistema como um conjunto de “papilas gustativas digitais”, com cada sensor produzindo uma resposta única a diferentes moléculas de gás, que juntas formam uma “impressão digital” de um alimento ou cheiro específico.
Ao contrário dos detectores domésticos comuns de monóxido de carbono que visam apenas um único gás, existe uma dificuldade técnica considerável na integração de vários sensores de gás no mesmo chip. Para tanto, a equipe escolheu nanotubos de carbono como materiais condutores em vez de óxidos metálicos que requerem aquecimento, de modo que a espessura da camada sensora seja de apenas um por cento do diâmetro de um fio de cabelo humano e possa manter alta sensibilidade à temperatura ambiente. Este design não apenas amplia a gama de materiais sensíveis opcionais, mas também permite o uso de materiais como polímeros que são facilmente degradados em altas temperaturas.
Em termos de processo de fabricação, Bassil utiliza o chamado método de "revestimento por gotejamento" para simplesmente depositar materiais sensíveis no chip na forma de uma película fina, o que simplifica muito o processo de fabricação em comparação com processos complexos. Quando o nariz eletrônico está funcionando, a reação química entre a superfície do sensor e as moléculas do gás é convertida em um sinal elétrico, formando uma curva de resposta que pode ser analisada.
Para equipar o sistema com capacidades de reconhecimento, a equipe de pesquisa introduziu um modelo de aprendizado de máquina para treinar vários padrões de resposta a gases. Atualmente, o nariz eletrónico foi treinado para reconhecer as diferentes alterações de odor de sete tipos de alimentos – morangos, mirtilos, bananas, nozes, avelãs, castanhas de caju e amendoins – bem como de frango cru, leite e ovos no seu estado fresco e depois de deixados à temperatura ambiente durante 24 horas e 48 horas. O modelo aprenderá a “impressão digital” do gás de cada alimento em diferentes estados, de modo a identificá-lo automaticamente durante a detecção subsequente.
“Nossa ideia é usar a relativa seletividade do sensor de gás, combinada com a capacidade de aprendizado de máquina no reconhecimento de padrões, para distinguir as impressões digitais do gás correspondentes a diferentes alimentos”. Bassil disse: “O resultado final é um chip sensor mais sensível e objetivo do que o nariz humano”. No teste, o nariz eletrônico pode detectar apenas 0,05 gramas de fragmentos de nozes, o que representa cerca de um por cento do peso de uma noz sem casca. No entanto, Bassil também admitiu que ainda não verificou o desempenho do aparelho em ambientes complexos, como a identificação de alérgenos em alimentos misturados, como bolos ou saladas, ou a precisão quando vários alimentos na geladeira emitem gases ao mesmo tempo.
Para facilitar a aplicação prática, a Bassil também produziu uma versão portátil que pode ser controlada através de um aplicativo para iPhone. Ela acredita que os “geladeiras inteligentes” serão um dos importantes cenários de implementação deste tipo de tecnologia no futuro: depois que a geladeira tiver sensores embutidos e estiver conectada a um telefone celular, ela poderá lembrar proativamente os usuários de informações como “o brócolis está prestes a estragar” e “o frango está se aproximando do prazo de validade”, ajudando as famílias a reduzir o desperdício de alimentos e a reduzir os riscos à segurança alimentar.
A pesquisa foi apresentada em um comunicado à imprensa divulgado pela Universidade da Califórnia, Berkeley. A nova tecnologia depende de uma combinação de sensores de gás de nanotubos de carbono e aprendizado de máquina, que também é considerada uma das importantes direções de desenvolvimento no campo do futuro monitoramento da segurança alimentar e detecção de alérgenos.
