طوّر باحثون في جامعة كاليفورنيا في بيركلي بالولايات المتحدة، جهازاً مبتكراً يُعرف باسم «الأنف الإلكتروني»، يتمتع بقدرة فائقة على كشف فساد الطعام ورصد الغازات المنبعثة من البكتيريا ومسببات الحساسية، بدقة تتجاوز حاسة الشم البشرية.
وأوضح الباحثون أن هذا الابتكار قد يشكل خطوة مهمة للحد من حالات التسمم الغذائي الناتجة عن استهلاك أطعمة فاسدة أو ملوثة، من خلال الكشف المبكر عن المركبات الكيميائية والروائح المرتبطة بالبكتيريا الضارة، ونُشرت النتائج، الخميس، في دورية (Science Advances).
ويعتمد الجهاز على مصفوفة تضم 16 مستشعراً دقيقاً للغازات، صُمم كل منها للاستجابة لنوع مختلف من المركبات الكيميائية المتطايرة. وتعمل هذه المستشعرات بمثابة «بصمات رقمية للروائح»، إذ إن تحوّل التفاعلات الكيميائية إلى إشارات كهربائية يمكن تحليلها والتعرف إلى مصدرها.
ويشبه الباحثون آلية عمل المستشعرات بـ«براعم التذوق الرقمية»، حيث يستجيب كل مستشعر بطريقة مختلفة للجزيئات الغازية، وهذا يتيح تكوين صورة دقيقة للروائح الموجودة في البيئة المحيطة.
ولتعليم النظام كيفية التعرف إلى الروائح المختلفة، استخدم الباحثون تقنيات تعلم الآلة لتدريبه على «بصمات روائح» سبعة أنواع من الأطعمة، هي: الفراولة، والتوت الأزرق، والموز، والجوز، والبندق، والكاجو، والفول السوداني. كما دُرّب على التمييز بين روائح الأطعمة الطازجة، مثل الدجاج النيء والحليب والبيض، والروائح المنبعثة من هذه الأطعمة بعد بقائها في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 و48 ساعة.
وأظهرت التجارب أن الجهاز يتمتع بحساسية استثنائية، إذ تمكن من رصد كميات ضئيلة للغاية تصل إلى 0.05 غرام من الجوز، وهي كمية تعادل جزءاً صغيراً جداً من حبة واحدة.
ويرى الباحثون أن هذه النتيجة تعكس قدرة متقدمة على التقاط إشارات كيميائية ضعيفة يصعب على حاسة الشم البشرية اكتشافها.
ورغم النتائج، أكد الباحثون أن الجهاز لا يزال في مرحلة الاختبارات المعملية، ولم يُختبر بعد في بيئات واقعية أكثر تعقيداً، تحتوي على روائح متعددة، مثل وجود الجوز داخل سلطة أو كعكة، أو وجود الطعام الفاسد داخل ثلاجة مليئة بأطعمة أخرى، وهو ما يمثل أحد التحديات الرئيسية أمام تطويره وطرحه للاستخدام العملي.
وطور الباحثون نموذجاً أولياً للجهاز يمكن تشغيله عبر تطبيق على الجوال، مع خطط لاختباره في بيئات مختلفة وتحسين دقته وموثوقيته.
وأشار الفريق إلى أن من أبرز التطبيقات المستقبلية المحتملة لهذه التقنية تطوير «ثلاجات ذكية» قادرة على تنبيه المستخدمين قبل فساد الطعام، أو ابتكار أجهزة منزلية تستطيع تقييم صلاحية الأغذية بشكل فوري، ما قد يسهم في تعزيز سلامة الغذاء والحد من حالات التسمم الغذائي.
وأضافوا أن «هذا الابتكار قد يفتح آفاقاً جديدة لحماية الأشخاص الذين يعانون من الحساسية الغذائية، من خلال الكشف الدقيق عن آثار المكسرات أو غيرها من مسببات الحساسية حتى عند وجودها بكميات ضئيلة».
ويأمل الباحثون أن يمهد هذا الجهاز الطريق أمام جيل جديد من تقنيات استشعار الأغذية التي تجمع بين الحساسية الكيميائية العالية والذكاء الاصطناعي، بما يوفر حلولاً عملية تدعم سلامة الغذاء في الحياة اليومية والصناعات الغذائية على حد سواء.
