Сенсор з корка виявляє нітрит натрію у напоях за допомогою лазера

Група дослідників з Федерального університету Сан-Карлуса у штаті Сан-Паулу, Бразилія, розробила сенсор, здатний виявляти нітрит натрію у різних напоях, зокрема у мінеральній воді, апельсиновому соку та вині. Ця неорганічна сіль використовується як консервант та фіксатор, щоб надати продуктам, таким як шинка, бекон та ковбаси, рожевого або червоного кольору. Залежно від кількості, нітрит натрію може спричинити серйозні проблеми зі здоров'ям, оскільки призводить до утворення нітрозамінів — канцерогенних сполук.

«Цей ризик спонукав нас розробити простий, швидкий та доступний спосіб виявлення цієї сполуки та забезпечення якості й безпеки споживання рідин», — каже Бруно Кампос Янегіц, керівник Лабораторії сенсорів, наномедицини та наноструктурованих матеріалів в університеті Сан-Карлуса. Янегіц координував дослідження, яке було опубліковане у журналі Microchimica Acta.

«Виявлення нітриту натрію у напоях, особливо у винах, є важливим для контролю якості, оскільки його використання не дозволено законодавством у Бразилії та більшості країн», — пишуть автори у статті.

За словами дослідника, проєкти лабораторії спрямовані на використання матеріалів з недорогих платформ, які створюють додану вартість, поважаючи при цьому навколишнє середовище. У цьому випадку корок було обрано як вихідну точку, оскільки він легкий, природний та недорогий.

Зразки корка обробляли лазером, щоб перетворити їх на графен — високопровідну форму вуглецю, ніби концентроване світло намалювало шляхи в корку. «Цей процес є екологічно чистим, не потребує токсичних реагентів і дає у результаті високопровідний матеріал, що є важливим, оскільки нітрит зазнає добре відомого електрохімічного окиснення. Тому нам потрібен високопровідний сенсор для виявлення цієї сполуки», — пояснює Янегіц.

Далі на корок нанесли водовідштовхувальний спрей, щоб запобігти просочуванню будь-якої рідини в матеріал та порушенню реакції сенсора. Потім нанесли шар лаку для нігтів, щоб окреслити модифіковану ділянку. Зразки помістили в піч при температурі 40 градусів Цельсія на 30 хвилин для висушування та оптимізації параметрів лазера.

Наступним кроком у проєкті було розміщення зразків води, апельсинового соку та вина, розведених у розчині електроліту з солями, що імітують нітрит, на графені.

Результати показали, що сенсор працює відмінно, демонструючи високу чутливість та хорошу стабільність. Він зміг виявити нітрит у концентраціях, сумісних з тими, що є важливими для безпеки харчових продуктів та навколишнього середовища.

Проєкт все ще перебуває на стадії лабораторної валідації, і для практичного використання потрібні вдосконалення конструкції. Дослідники сподіваються, що їхня розробка стане доступним інструментом для контролю якості напоїв та забезпечення безпеки споживачів.

Використання корка як основи для сенсора є інноваційним підходом, який поєднує екологічність, доступність та ефективність. Лазерна обробка дозволяє створити графенові структури безпосередньо на поверхні корка без використання складних хімічних процесів. Це робить технологію не лише ефективною, але й економічно вигідною для потенційного масового виробництва.

Виявлення нітриту натрію у напоях має важливе значення для громадського здоров'я, оскільки надмірне споживання цієї речовини може призвести до утворення канцерогенних сполук в організмі людини. Тому розробка простих та доступних методів контролю є актуальним завданням для науковців у всьому світі.