Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Nông nghiệp, Y tế và Tài nguyên Thiên nhiên thuộc Đại học Connecticut (Mỹ), do hai nhà khoa học Yangchao Luo và Zhenlei Xiao dẫn dắt. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí khoa học Food Frontiers và Food Chemistry.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển phương pháp kiểm tra thực phẩm dựa trên sự kết hợp giữa công nghệ nano và trí tuệ nhân tạo (AI), cụ thể là các thuật toán học máy. Phương pháp này giúp phát hiện vi khuẩn nhanh hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống, đồng thời giảm đáng kể chi phí xét nghiệm.
Hệ thống sử dụng một khay 96 giếng - loại khay thường dùng trong phòng thí nghiệm cùng với 12 cảm biến. Các cảm biến này phản ứng khác nhau với từng loại vi khuẩn dựa trên cấu trúc phân tử của chúng. Những phản ứng này tạo ra các “mô hình tín hiệu” riêng biệt.
Sau đó, các mô hình này được đưa vào thuật toán học máy để huấn luyện máy tính nhận diện vi khuẩn. Nhờ vậy, hệ thống có thể phát hiện mầm bệnh dựa trên các tín hiệu cảm biến thu được.
Kết quả thử nghiệm cho thấy công nghệ này có thể phát hiện tám loại vi khuẩn gây bệnh và gây hư hỏng trong sữa chỉ trong vòng hai giờ, với độ chính xác hơn 98%.
Trong số đó có năm loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm như Listeria, E. coli và Salmonella, cùng ba loại vi khuẩn không gây bệnh nhưng làm thực phẩm nhanh hư hỏng.
Theo giáo sư Luo, việc kiểm tra nhiều loại vi khuẩn cùng lúc là bước tiến lớn so với phương pháp hiện nay, vốn chỉ có thể xét nghiệm từng loại vi khuẩn riêng lẻ và thường mất vài ngày để có kết quả.
Một ưu điểm lớn của công nghệ mới là quy trình kiểm tra không yêu cầu kỹ thuật viên phòng thí nghiệm được đào tạo chuyên môn. Vì vậy, các nhà khoa học hy vọng trong tương lai có thể phát triển bộ xét nghiệm thực phẩm tại nhà.
Nhóm nghiên cứu hiện cũng đang phát triển một ứng dụng điện thoại thông minh. Ứng dụng này có thể đọc dữ liệu hùynh quang do các cảm biến tạo ra để xác định thực phẩm có bị nhiễm khuẩn hay không.
Ngoài việc phát hiện vi khuẩn trực tiếp, các nhà khoa học còn nghiên cứu một loại cảm biến khác để phát hiện các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) - những chất thường được vi khuẩn tạo ra khi làm hỏng thực phẩm, đặc biệt là thịt.
Các cảm biến này sẽ phản ứng với VOC bằng cách thay đổi màu sắc. Từ sự thay đổi đó, hệ thống học máy có thể phân tích và xác định loại vi khuẩn gây ra sự hư hỏng.
Điểm đặc biệt của phương pháp này là không cần tiếp xúc trực tiếp với vi khuẩn. Các hợp chất VOC chỉ cần tồn tại trong không khí bên trong bao bì là cảm biến đã có thể phát hiện.
Điều này đặc biệt hữu ích đối với các loại thực phẩm như thịt, bởi việc lấy mẫu từ một miếng thịt để kiểm tra thường phức tạp hơn so với sữa.
Theo các nhà nghiên cứu, trong tương lai công nghệ này có thể được tích hợp trực tiếp vào bao bì thực phẩm. Khi thực phẩm bắt đầu hư hỏng hoặc bị nhiễm khuẩn, cảm biến sẽ thay đổi màu sắc, giúp người tiêu dùng dễ dàng nhận biết.
Giáo sư Luo cho biết các hợp chất VOC rất dễ bay hơi, vì vậy cảm biến chỉ cần đặt trên bao bì là có thể phát hiện chúng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm.
Nếu được thương mại hóa, công nghệ này có thể giúp người tiêu dùng nhanh chóng nhận biết thực phẩm có an toàn hay không, đồng thời hỗ trợ truy tìm nguồn gốc ô nhiễm trong chuỗi cung ứng thực phẩm.
PV
Nguồn: thuongtruong.com.vn
