مقدمه ای بر ورود فوتونیک به دامداری ها
زنجیره تامین شیر خوراکی عموماً از مزارع نگهداری دام و دامداری ها آغاز می شود؛ به صورتی که شیرگاوِ ماده به تانکرهای نگهدارنده خنک ساز و از آنجا به کامیونهای حمل شیر و سپس به مرکز کنترل کیفیت لبنیات گاو ارسال می شود تا مورد بررسی قرار بگیرد.
در این مرکز، شیر لبنی از نظر صحت فرآیند نگهداریِ آن و عاری بودن از باکتری آزمایش می شود. سپس شیر خوراکی، هموژنیزه، پاستوریزه و بسته بندی شده تا در انبار نگهداری شود.
همان طور که مطرح شد؛ مراحل تهیه شیرگاو از ابتدای آن (مزارع دامداری) تا مرحله بسته بندی و انبار، فرآیند پیچیده و پردردسری است و نیازمند تست های متعدد در طول این مراحل است.
به تازگی، یک سنسور اپتیکی عرضه شده است که میتواند ظرف مدت پنج دقیقه گزارش جامعی از وجود احتمالیِ ناخالصیها و باکتریها در شیر لبنی بدهد.
استفاده از این سنسور موجب می شود هزینه های مصرف آنتی بیوتیکِ در مراحل تولید، کنترل کیفیت و فازهای ارزشیابی دیگر در صنایع لبنیات به شدت کاهش یابد.
محققانِ هشت کشور اروپایی، درگیر پروژه [1]MOLOKO هستند؛ یعنی پروژه مبتنی بر سنسور فوتونیکیِ چند پارامتره، پایه پلاسمونیک، جهت پایش آنلاین آلاینده های داخل شیر.
در این پروژه از اسکنر ارزیابی شیر، جهت چکِ وجود دو نوع پروتئین و ده نوع آلاینده استفاده می شود.
این اندازه گیری ها دقیقا در هر نقطه از زنجیره طولانی حمل و نقل شیر، در محل آن انجام می شود.
هنوز که در مرحله تحقیق و توسعه هستیم؛ سنسور اپتیکی MOLOKO براساس مجموعه ای متشکل از یک ترانزیستورِ نورگسیلِ آلی به عنوان منبع نور، یک فوتودیود آلی به عنوان دتکتور و نانوتوری[2] پلاسمونی فانکشنال جهت اندازه گیری و آشکارسازی پروتئین ها و آلاینده ها (میکروب ها) مورد استفاده قرار می گیرد.
مسئول هماهنگی پروژه، آقای استفانو تافنین[3]، به فوتونیک مدیا[4] گفت: فرآیند آشکارسازی بر پایه تکنولوژی جدید تست آنتی بادی است که از طریق آنتی بادی های نوترکیب[5] انجام می شود.
او در ادامه گفت: چیدمان قطعات اُپتوالکترونیک[6] ساخته شده از مواد آلی به نحوی است که کمترین فضای ممکن را اشغال می کند بدون اینکه نیاز به استفاده از قطعات اپتیکی دیگری باشد.
آقای استفانو تافنین همچنین گفت: ترکیب هم افزایِ حاصل از قطعات نانوپلاسمونیک[7] و مفهوم بدست آمده از یک مقاله آزاد که به تازگی منتشر شده؛ نشان از حساسیت بالا با آشکارسازی قابل توجه می دهد.
ضمن اینکه تأثیر ماتریسیِ ناخواسته را که معمولا بر فرآیند تجزیه و تحلیل شیر لبنی اثرگذار است؛ کاهش می دهد.
بنابر گزارش مفصل ارائه شده از کار سنسور در مدت زمان 5 دقیقه، این سنسور می تواند همه آنتی بیوتیک هایی که وارد بدن گاو ماده شده و به شیر انتقال پیدا می کند را ردیابی و پیدا کند. مجموع اطلاعات بدست آمده نشان می دهد شرکت های تامین کننده غذای دام می توانند از ورود عوامل مخل مثل آنتی بیوتیک ها و آفلاتوکسین ها[8] به چرخه غذایی گاوها جلوگیری کنند.
این سنسور با اندازه بسیار کوچک شده، می تواند در کنار تجهیزات دیگر در اختیار تکنسین دامداری ها قرار بگیرد تا قبل آنکه شیر بدست مشتری برسد به طور کامل بررسی شود.
تافنین این مطلب را نیز گفت که “قابلیت رصد منظم و کم هزینه فرآورده لبنی به دامداران و کارکنان مرکز کنترل سلامت دام امکان می دهد تا برای حفظ سلامتی دام، یک پرونده حاوی اطلاعات ویژه آن دام تهیه کنند”. او اضافه کرد ورود کشاورزان و دامپروران به چرخه غذایی و محافظت دام، مصرف آنتی بیوتیک و ضدمیکروب ها را در مجموع کاهش می دهد.
امروزه در سراسر مزارع لبنیات، آزمایش های استاندارد چند روز طول می کشد؛ در حالی که این سنسور جدیدِ اندازه کف دست[9] سریعترین راه برای بررسی پارامترهای سلامت شیر است. این مطالعه می تواند همزمان هم به جلوگیری از شیوع مسمومیت های غذایی کمک کند و هم کیفیت شیر و سلامت گاو را ارزیابی کند.
MOLOKO قصد دارد با ایجاد یک سیستم آنالیز سریع، حساس و مقرون به صرفه برای تشخیص پاتوژن[10] در شیر، زنجیره کلی تولید و عرضه را کمی سریعتر کند.
[1] Multiplex phOtonic sensor for pLasmonic-based Online detection of contaminants in milK
[2] Nanograting
[4] Photonics Media
[6] Optoelectronic
‘[7] Nanoplasmonic
[8] Aflatoxins
[9] Palm-sized
[10] Pathogen