低成本新型纸质传感器技术可检测食物中的铁含量

　　为了解决人口中营养缺乏的问题，一些低收入国家采取了大规模食品强化计划。但是，这些计划都无法准确确定食品中是否持续存在适量人类营养素所需的资源。

　　一 以减少低收入国家微量营养素缺乏症为目标

　　据外媒报道，近日，伊利诺伊大学的科学家已经开发了一种低成本、可靠的纸质传感器，该传感器可通过手机应用程序运行，以检测食品中的铁含量。

伊利诺伊大学的研究人员已经开发了一种价格合理、可靠的纸质传感器，可与配套的手机应用程序配合使用，以检测强化食品中的铁含量。

　　这项新技术结合了化学、营养、工程学和食品科学技术，设计了可以识别食品中铁含量的变色纸质传感器，并利用信息技术开发了所有人都可以使用的手机应用程序。

　　该研究由伊利诺伊大学食品科学与人类营养学系博士候选人Anna Waller和IGNITELab领导，它发表在《营养杂志》上。

　　沃勒解释说：“我们研究强化计划，以减少低收入国家微量营养素缺乏症，提高这些程序的效力或增强号召力的前提是加大对这些程序的监视和评估，这是许多低收入环境所缺乏的。但是这样做涉及大量实验室基础架构和人员，而这些环境通常是不可用的。”

　　该系营养学副教授胡安·安德拉德（JuanAndrade）也是该研究的合著者，他解释了消费者、食品加工企业以及监管强化计划的政府之间的信任在开发传感器过程中的关键作用。

　　“归根结底，如果拥有一个大家都认可的工具，该工具有效、简单且成本低廉，可以在手机上提供结果。如果电话可以连接到云，并且云连接到政府办公室或公司办公室，则他们可以监视和维护支持其索赔的记录，一切都已收集并存储，没有意见分歧的余地。这就是为什么这是一项伟大的技术。”

　　二 使用疏水纸为基底的纸质传感器 提高颜色辨别率

　　沃勒研究了各种生物传感器，发现纸质传感器最便宜、最容易使用，而且也符合世界卫生组织开发此类技术的标准。

　　沃勒说，目前最大的挑战之一是选择要使用的纸张基材。她在对纸质传感器的早期研究中观察到，一般研究人员经常使用具有吸水能力的亲水纸，因为我们在测量干燥食品基质中的添加铁，所以需要先将其溶解在酸性溶液中。然而，当我们使用亲水性纸时，由于样品散布在亲水性纸上，因此产生的色斑非常不一致并且颜色不易测量。

　　因此，沃勒测试了能够支持所测量色点发展的纸张，并决定使用一种嵌入了有机硅的疏水纸。这样可以最大程度地减少纸张上色斑的不均匀性，并提供更准确和更可靠的输出。

　　沃勒利用她在化学领域的经验，然后研究了纸质传感器与铁的各种反应，这些反应可能在纸上产生明显的颜色变化，同时沃勒选择了在最宽温度范围内都能发挥作用的亚铁反应。她将溶液中的液体量减少到一微升，将其放在纸上，然后等待其干燥。

　　此方法会较少受到“其他营养素”的干扰，此过程导致了基于纸张的测定，该测定根据强化食品中的铁而改变了颜色。研究人员使用了已经强化的坦桑尼亚小麦粉和婴儿配方奶粉来测试他们的传感器，他们在研究中用铁强化了面粉到达世界卫生组织推荐的水平。

　　三 使用智能手机应用程序测量颜色变化

　　该团队还获得了ADM研究所的资助，与伊利诺伊大学技术服务大学合作开发了一款智能手机应用程序，以使用智能手机应用程序测量这种颜色变化。有了手机，那些将要评估强化食品中营养成分的人会在颜色出现后点击纸质传感器的照片，然后该应用会评估铁的含量。

　　安德拉德解释说，按惯例，测量食品样品中铁的通用标准技术是发射光谱或原子吸收光谱法。但是，这种检查可能很昂贵，需要训练有素的工人，并且通常只能在私营企业或大学的实验室中找到。

　　但安德拉德解释说，智能手机在资源匮乏的环境中可用，研究表明，低收入国家的手机普及率很高。“我们到过那里，因此我们将其引入了这些基于纸张的技术。”

　　与传统的评估营养水平的技术相比，沃勒前往墨西哥，以证实该传感器使用实际防御程序中的食物来检测铁的准确性和可靠性。

　　除了开发有效、准确和可靠的测量结果的低成本样品制备套件外，她在墨西哥进行的一项实验是比较使用该软件将智能手机应用程序的结果与台式计算机上的结果进行匹配的情况。

　　安德拉德解释说：“本文发表的方面之一是从台式机到智能手机的分析的无缝过渡，而不会损害传感器的性能和有效性。”

　　安德拉德指出，纸质化验的验证至关重要。他补充说：“许多实验室开发了创新的检测平台，但很少有人在现场验证其技术。”