Бразильские инженеры колледжей Федерального технологического университета Параны и Государственного университета Понта Гросса разработали устройства, определяющие спелость фруктов на деревьях по запаху. По данным недавнего исследования, точность «электронных носов» превышает 98%.
Нейросеть позволяет оценить степень зрелости плодов по концентрации летучих органических веществ в воздухе. Сенсоры «электронного носа» состоят из 13 дешевых металлоксидных газовых сенсоров, которые не дают реакцию при взаимодействии с отдельным веществом, однако реагируют на смесь летучих веществ. Устройства для определения спелости все чаще стали применять в последние десятилетия при сборе и хранении фруктов и овощей.
К примеру, необходимые для определения зрелости летучие вещества фиксируются в персиках сорта Eragil с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии. В первые две стадии роста плодов основные выделяемые ими летучие соединения — это спирты (1-гексанол), эфиры (гексил ацетат), кетоны (ацетоин) и альдегиды (гексаналь и бензальдегид). Третья стадия зрелости приходится на 71 день роста плода. В этот период персики начинают выделять терпеноиды (альфа и гамма терпинены и линалоол), за счет чего персик меняет текстуру и окрас, повышается содержание сахаров и понижается кислотность за счет образования лактонов.
Бразильские ученые под руководством Серхио Луиса Стевана-младшего из Государственного университета Понта Гросса представили прототип электронного носа для полевого мониторинга роста персиков.
При взаимодействии летучих органических веществ с оксидами металла в сенсорах уменьшается количество носителей заряда в сенсоре из-за чего падает электрическое сопротивление. Фиксируя эти изменения, устройство определяет концентрацию вещества в атмосфере. Кроме того, «электронный нос» оснащен датчиками температуры, атмосферного давления и относительной влажности.
Авторы статьи провели мониторинг созревания персиков с конца августа по декабрь 2018 года. Основные летучие вещества в разные стадии различались: 0-35 день созревания — спирты, 36-50 день — эфиры, кетоны и альдегиды, 51-70 день — терпеноиды, 71-100 день — лактоны. Чтобы подтвердить точность работы электронного носа, ученые проводили лабораторные эксперименты в течение недели со спиртосодержащими образцами с известной концентрацией веществ.
Источник: FruitNews по материалам IEEE Sensors Journal
