為了解決人口中營養(yǎng)缺乏的問題，一些低收入國家采取了大規(guī)模食品強化計劃。但是，這些計劃都無法準確確定食品中是否持續(xù)存在適量人類營養(yǎng)素所需的資源。

一 以減少低收入國家微量營養(yǎng)素缺乏癥為目標

據(jù)外媒報道，近日，伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了一種低成本、可靠的紙質(zhì)傳感器，該傳感器可通過手機應(yīng)用程序運行，以檢測食品中的鐵含量。

伊利諾伊大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一種價格合理、可靠的紙質(zhì)傳感器，可與配套的手機應(yīng)用程序配合使用，以檢測強化食品中的鐵含量。

這項新技術(shù)結(jié)合了化學(xué)、營養(yǎng)、工程學(xué)和食品科學(xué)技術(shù)，設(shè)計了可以識別食品中鐵含量的變色紙質(zhì)傳感器，并利用信息技術(shù)開發(fā)了所有人都可以使用的手機應(yīng)用程序。

該研究由伊利諾伊大學(xué)食品科學(xué)與人類營養(yǎng)學(xué)系博士候選人Anna Waller和IGNITELab領(lǐng)導(dǎo)，它發(fā)表在《營養(yǎng)雜志》上。

沃勒解釋說：“我們研究強化計劃，以減少低收入國家微量營養(yǎng)素缺乏癥，提高這些程序的效力或增強號召力的前提是加大對這些程序的監(jiān)視和評估，這是許多低收入環(huán)境所缺乏的。但是這樣做涉及大量實驗室基礎(chǔ)架構(gòu)和人員，而這些環(huán)境通常是不可用的。”

該系營養(yǎng)學(xué)副教授胡安·安德拉德(JuanAndrade)也是該研究的合著者，他解釋了消費者、食品加工企業(yè)以及監(jiān)管強化計劃的政府之間的信任在開發(fā)傳感器過程中的關(guān)鍵作用。

“歸根結(jié)底，如果擁有一個大家都認可的工具，該工具有效、簡單且成本低廉，可以在手機上提供結(jié)果。如果電話可以連接到云，并且云連接到政府辦公室或公司辦公室，則他們可以監(jiān)視和維護支持其索賠的記錄，一切都已收集并存儲，沒有意見分歧的余地。這就是為什么這是一項偉大的技術(shù)。”

二 使用疏水紙為基底的紙質(zhì)傳感器 提高顏色辨別率

沃勒研究了各種生物傳感器，發(fā)現(xiàn)紙質(zhì)傳感器最便宜、最容易使用，而且也符合世界衛(wèi)生組織開發(fā)此類技術(shù)的標準。

沃勒說，目前最大的挑戰(zhàn)之一是選擇要使用的紙張基材。她在對紙質(zhì)傳感器的早期研究中觀察到，一般研究人員經(jīng)常使用具有吸水能力的親水紙，因為我們在測量干燥食品基質(zhì)中的添加鐵，所以需要先將其溶解在酸性溶液中。然而，當我們使用親水性紙時，由于樣品散布在親水性紙上，因此產(chǎn)生的色斑非常不一致并且顏色不易測量。

因此，沃勒測試了能夠支持所測量色點發(fā)展的紙張，并決定使用一種嵌入了有機硅的疏水紙。這樣可以最大程度地減少紙張上色斑的不均勻性，并提供更準確和更可靠的輸出。

沃勒利用她在化學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)驗，然后研究了紙質(zhì)傳感器與鐵的各種反應(yīng)，這些反應(yīng)可能在紙上產(chǎn)生明顯的顏色變化，同時沃勒選擇了在最寬溫度范圍內(nèi)都能發(fā)揮作用的亞鐵反應(yīng)。她將溶液中的液體量減少到一微升，將其放在紙上，然后等待其干燥。

此方法會較少受到“其他營養(yǎng)素”的干擾，此過程導(dǎo)致了基于紙張的測定，該測定根據(jù)強化食品中的鐵而改變了顏色。研究人員使用了已經(jīng)強化的坦桑尼亞小麥粉和嬰兒配方奶粉來測試他們的傳感器，他們在研究中用鐵強化了面粉到達世界衛(wèi)生組織推薦的水平。

三 使用智能手機應(yīng)用程序測量顏色變化

該團隊還獲得了ADM研究所的資助，與伊利諾伊大學(xué)技術(shù)服務(wù)大學(xué)合作開發(fā)了一款智能手機應(yīng)用程序，以使用智能手機應(yīng)用程序測量這種顏色變化。有了手機，那些將要評估強化食品中營養(yǎng)成分的人會在顏色出現(xiàn)后點擊紙質(zhì)傳感器的照片，然后該應(yīng)用會評估鐵的含量。

安德拉德解釋說，按慣例，測量食品樣品中鐵的通用標準技術(shù)是發(fā)射光譜或原子吸收光譜法。但是，這種檢查可能很昂貴，需要訓(xùn)練有素的工人，并且通常只能在私營企業(yè)或大學(xué)的實驗室中找到。

但安德拉德解釋說，智能手機在資源匱乏的環(huán)境中可用，研究表明，低收入國家的手機普及率很高。“我們到過那里，因此我們將其引入了這些基于紙張的技術(shù)。”

與傳統(tǒng)的評估營養(yǎng)水平的技術(shù)相比，沃勒前往墨西哥，以證實該傳感器使用實際防御程序中的食物來檢測鐵的準確性和可靠性。

除了開發(fā)有效、準確和可靠的測量結(jié)果的低成本樣品制備套件外，她在墨西哥進行的一項實驗是比較使用該軟件將智能手機應(yīng)用程序的結(jié)果與臺式計算機上的結(jié)果進行匹配的情況。

安德拉德解釋說：“本文發(fā)表的方面之一是從臺式機到智能手機的分析的無縫過渡，而不會損害傳感器的性能和有效性。”

安德拉德指出，紙質(zhì)化驗的驗證至關(guān)重要。他補充說：“許多實驗室開發(fā)了創(chuàng)新的檢測平臺，但很少有人在現(xiàn)場驗證其技術(shù)。”