खाद्य माइक्रोलैसर: वैज्ञानिक भोजन में सुरक्षा कोड छिपाते हैं

हाल के वर्षों में, जैविक और बायोमैटेरियल माइक्रोकैविटीज और माइक्रोलैसर्स ने ट्रैकिंग, लेबलिंग, बायोलॉजिकल डिटेक्शन, सेल बारकोडिंग, सूचना सुरक्षा और एंटी-काउंटरफिटिंग . में अपनी क्षमता के कारण बहुत ध्यान आकर्षित किया है पूरी तरह से खाद्य पदार्थों से बनी एक माइक्रोलसर सिस्टम विकसित करना, भोजन में सीधे बारकोड और सेंसर को सफलतापूर्वक एम्बेड करना, और खाद्य सुरक्षा निगरानी के लिए एक नया तकनीकी मार्ग बनाना {{३}} आवेदन .

कैसे खाद्य माइक्रोलैसर बनाने के लिए?

लेज़रों में मुख्य रूप से तीन घटक होते हैं: पंप स्रोत, लाभ माध्यम, और गुंजयमान गुहा . लाभ का माध्यम एक फ्लोरोसेंट डाई है जो उत्तेजित उत्सर्जन . के माध्यम से ऑप्टिकल लाभ प्रदान करता है। जैसे कि एक स्पंदित लेजर . जब गुहा में ऑप्टिकल लाभ ऑप्टिकल लॉस से अधिक हो जाता है, तो सिस्टम लेजर थ्रेशोल्ड तक पहुंचता है और लेजर लाइट . का उपयोग करता है। एडिबल पदार्थों का उपयोग किया जाता है। किसी भी तरह से रासायनिक रूप से संशोधित नहीं किया जाता है, इसलिए उत्पाद के दृश्य उपस्थिति, स्वाद और पोषण मूल्य में काफी बदलाव नहीं किया जाता है, और इसके पर्यावरणीय मूल्य को बनाए रखा जाता है .

अनुसंधान टीम ने व्यवस्थित रूप से अनुमोदित खाद्य योजक की जांच की और अंत में कई प्रमुख लेजर लाभ सामग्री की पहचान की:

• क्लोरोफिल परिवार: अध्ययन में पाया गया कि सूरजमुखी के तेल में क्लोरोफिल-ए की क्वांटम उपज 0 . 3 तक पहुंच गई, जो लेजर उत्सर्जन . का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है, जो कि ऑलिव ऑयल में स्वाभाविक रूप से निहित क्लोरोफिल एकाग्रता किसी भी अतिरिक्त पदार्थों की आवश्यकता के बिना लेजर प्रभाव को प्राप्त कर सकता है।
• विटामिन बी 2 (राइबोफ्लेविन): 0 . 27 की क्वांटम उपज के साथ, यह जलीय घोल में अच्छा प्रदर्शन करता है और पानी-आधारित उत्पादों के लिए एक आदर्श लेजर माध्यम प्रदान करता है।
• कामैन: यह पारंपरिक खाद्य रंग एक तैलीय वातावरण में अच्छा लेजर प्रदर्शन प्रदर्शित करता है, इसकी आवेदन सीमा का विस्तार करता है .

नवीन लेजर गुहा वास्तुकला डिजाइन

गुंजयमान गुहा सामग्री की पसंद माइक्रोलसर . के कॉन्फ़िगरेशन और फ़ंक्शन पर निर्भर करती है, आमतौर पर ये सामग्री पारदर्शी होनी चाहिए, और कुछ कॉन्फ़िगरेशन में, उन्हें एक उच्च अपवर्तक सूचकांक होने की आवश्यकता होती है या दर्पण के रूप में उपयोग किए जाने पर चिंतनशील होना चाहिए, इसलिए विभिन्न तेलों, मक्खन, अगर, एगर, जिलेटिन, चिटोसन का उपयोग किया जा सकता है। डिजाइन, अनुसंधान टीम ने दो अभिनव आर्किटेक्चर का प्रदर्शन किया:

फुसफुसा गैलरी मोड (WGM): तेल की बूंदों या ठोस माइक्रोसेफर्स के ऑप्टिकल कुल आंतरिक प्रतिबिंब प्रभाव का उपयोग करते हुए, डब्ल्यूजीएम में आमतौर पर बहुत अधिक क्यू कारक . होते हैं। अनुसंधान टीम ने 2 मिमी क्लोरोफिल-ए या 4 मिमी कार्माइन का उपयोग करके लेज़िंग हासिल की, जो कि सनफोलर तेल में भंग कर दिया गया था . के साथ क्लोरोफिल-डॉप्ड बूंदों के साथ 4 . 5 μJ और 0 . 2 μJ . का एक मानक विचलन, लेज़िंग को प्राप्त करने के लिए आवश्यक न्यूनतम बूंद का आकार लगभग 35 μM . के अलावा शुद्ध क्लोरोफिल-ए, भी खरीद कर सकता है। पानी, लेकिन लासिंग थ्रेशोल्ड लगभग तीन गुना अधिक है . जैतून के तेल में स्वाभाविक रूप से पर्याप्त क्लोरोफिल होता है जिसे किसी भी अन्य पदार्थों के अलावा तेल की बूंदों के रूप में लेजर के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। डब्ल्यूजीएम चोटियों को एक निरंतर लहर (सीडब्ल्यू) लेजर या एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) का उपयोग करके उत्साहित होने पर लेसिंग थ्रेशोल्ड के नीचे स्पेक्ट्रम में भी देखा गया है।

फैब्री-पेरोट (एफपी): उनके बीच एक लाभ माध्यम के साथ दो दर्पणों से युक्त एक रैखिक गुहा . प्रस्तावित एफपी खाद्य लेजर को रंगीन चांदी के पत्तों का उपयोग करने वाले, अगर या जिलेटिन के रूप में संरचनात्मक समर्थन के रूप में, और दर्पणों के बीच का स्थान 2 मिमी क्लोरोफिल के साथ भंग होता है, जो कि सूरजमुखी के तेल में भंग होता है। जब क्लोरोफिल-डोपेड सूरजमुखी के तेल से भरी गुहा को एक स्पंदित लेजर के साथ पंप किया गया था, तो तेज, समान रूप से स्पेस वाली चोटियाँ 6 μJ की लेसिंग थ्रेशोल्ड ऊर्जा के ऊपर उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में दिखाई देती हैं, जो एफपी गुहा में लेसिंग की उपस्थिति को दर्शाती है, 5 {8} 9} 9} 9} 9} 9} 9} 9} 9} 9} के औसत लेसिंग थ्रेसहोल्ड के साथ 0 . 2 μJ। राइबोफ्लेविन सोडियम फॉस्फेट जलीय घोल से भरे एक गुहा का उपयोग करके लासिंग भी हासिल की गई थी।

अचूक सटीक बारकोड

यह अध्ययन सटीक जानकारी एन्कोडिंग क्षमता को प्रदर्शित करता है, जो कि माइक्रोफ्लुइडिक्स द्वारा तैयार किए गए मोनोडिस्पर्स बूंदों की मोनोडिस्पर्स बूंदों की एन्कोडिंग क्षमता को दर्शाता है, जिसमें केवल 0 . 2%-0.4 का आकार है, जो कि प्रत्येक ब्वॉय बॉटल को प्राप्त कर सकता है। केवल 1 . 2 एनएम . की त्रुटि के साथ लेजर स्पेक्ट्रोस्कोपी ने एक 14- बिट बाइनरी कोडिंग सिस्टम विकसित किया, जो सैद्धांतिक रूप से 16,384 अद्वितीय पहचान कोड . उत्पन्न कर सकता है, जो कि प्रमुख जानकारी को शामिल करने के लिए पर्याप्त है जैसे कि निर्माण की तारीख। तैयारी प्रक्रिया की भौतिक सीमाओं के कारण, यह कोडिंग शारीरिक रूप से अस्पष्ट है, उच्च-मूल्य वाले उत्पादों के लिए अंतिम विरोधी-काउंटरफिटिंग सुरक्षा प्रदान करता है।

वास्तविक प्रदर्शन में, अनुसंधान टीम ने सफलतापूर्वक "अंतर्राष्ट्रीय दिवस टू स्टॉप फूड वेस्ट, 26 अप्रैल, 2017" को डिब्बाबंद आड़ू . में एन्कोड किया। संपूर्ण कोडिंग प्रक्रिया को केवल सूरजमुखी तेल के 5 μl की आवश्यकता होती है, और 500 मिलीलीटर उत्पाद के लिए ऊर्जा योगदान नगण्य (केवल 0.} 00}} {00} {०} ०} {०} {०} ०} ०} {०} ०} ०}{{०}} { एन्कोडेड जानकारी अभी भी पूरी तरह से पढ़ी जा सकती है।

खाद्य सुरक्षा के लिए बहुक्रियाशील संवेदन निगरानी

एंटी-काउंटरफिटिंग फ़ंक्शन के अलावा, सिस्टम शक्तिशाली संवेदन क्षमताओं को भी प्रदर्शित करता है, जो खाद्य सुरक्षा के लिए एक वास्तविक समय की निगरानी विधि प्रदान करता है:

चीनी एकाग्रता का सटीक माप: आसपास के माध्यम के अपवर्तक सूचकांक के लिए डब्ल्यूजीएम गुहा की संवेदनशीलता का उपयोग करते हुए, 0 . 2% की सटीकता के साथ चीनी एकाग्रता माप प्राप्त किया जाता है, जो वाणिज्यिक अपवर्तक . के प्रदर्शन के बराबर है, जैसे कि यह शराब और रस के गुणवत्ता नियंत्रण के लिए बहुत महत्व है।

पीएच मूल्य की गतिशील निगरानी: चिटोसन फिल्म के पीएच-उत्तरदायी विस्तार के माध्यम से, 0 . 05 पीएच इकाइयों की सटीकता के साथ पीएच का पता लगाने के लिए दूध के खराब होने के प्रयोग में . प्राप्त किया जाता है, कई दिनों में पीएच मूल्य के निरंतर परिवर्तन को सफलतापूर्वक ट्रैक किया गया था, जो कि डायरी उत्पादों के एसएचएलएफ जीवन की भविष्यवाणी करता है।

माइक्रोबियल विकास का पता लगाना: एक संवेदी माध्यम के रूप में पोषक तत्व-समृद्ध जिलेटिन का अभिनव उपयोग, जब बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित जिलेटिनस संरचना को विघटित करता है, तो लेजर सिग्नल गायब हो जाता है, सहज रूप से माइक्रोबियल संदूषण . का संकेत देता है

तापमान जोखिम संकेत: अलग-अलग पिघलने वाले बिंदुओं के साथ खाद्य वसा का उपयोग तापमान-संवेदनशील घटकों को बनाने के लिए किया जाता है . एक बार सेट तापमान के ऊपर एक तापमान के संपर्क में आने के बाद, संरचना स्थायी रूप से बदल जाती है, कोल्ड चेन परिवहन निगरानी के लिए एक अपरिवर्तनीय रिकॉर्डिंग विधि प्रदान करती है .}}}}}}}

सारांश और दृष्टिकोण

इस अध्ययन ने खाद्य और दवा सुरक्षा को बढ़ाने में कई खाद्य लेज़रों और उनके अनुप्रयोगों का प्रदर्शन किया . यह खाद्य लेजर रंगों और माइक्रोकैविटीज का पहला व्यवस्थित अध्ययन था, दो प्रकार के माइक्रोकैविटीज का प्रदर्शन करना: फुसफुसाहट गैलरी मोड और फैब्री-परोट मोड, जो कि खाद्य माइक्रोलैसर्स के उत्कृष्ट प्रदर्शन को सत्यापित करता है। कॉस्मेटिक्स और कृषि उत्पादों . जैसे उपभोक्ता उत्पादों की गुणवत्ता ट्रैकिंग और पर्यावरणीय निगरानी के लिए भी लागू किया जा सकता है, इस अवधारणा को ड्रग कैप्सूल और चिकित्सा प्रत्यारोपण जैसे बायोमेडिकल क्षेत्रों तक बढ़ाया जा सकता है, व्यक्तिगत दवा के लिए नए उपकरण प्रदान करते हैं .

खाद्य सुरक्षा के क्षेत्र में लेजर प्रौद्योगिकी की विशाल क्षमता वैश्विक खाद्य सुरक्षा मुद्दों . के लिए अभिनव समाधान प्रदान करती है क्योंकि प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती है, "स्मार्ट फूड" का एक नया युग आ रहा है - प्रत्येक उत्पाद का अपना "ऑप्टिकल आईडी कार्ड" होगा जो वास्तविक समय स्वास्थ्य निगरानी क्षमताओं के साथ नहीं हो सकता है .