Forskarna säger att de nya sensorerna kan hjälpa till att upptäcka förstörelse och minska matsvinnet för stormarknader och konsumenter.

En av tre brittiska konsumenter slänger mat enbart för att den når sista förbrukningsdatum, men sextio procent (4,2 miljoner ton) av den mat för £12,5 miljarder som vi slänger varje år är säker att äta.

Laboratorieprototypsensorerna kostar två amerikanska cent var att tillverka. Kända som "pappersbaserade elektriska gassensorer" (PEGS), de upptäcker förstörande gaser som ammoniak och trimetylamin i kött- och fiskprodukter.

Sensordata kan läsas smartphones, så att folk kan hålla upp sin smartphone mot förpackningen för att se om maten är säker att äta.

Forskarna som utvecklade PEGS, baserad på Imperial College London, tillverkade sensorerna genom att trycka kolelektroder på lättillgängligt cellulosapapper. De biologiskt nedbrytbara materialen är miljövänliga och giftfria, så att de inte skadar miljön och är säkra att använda i livsmedelsförpackningar. Sensorerna kombineras med "närfältskommunikation (NFC)"-taggar – en serie mikrochips som kan läsas av närliggande mobila enheter.

Under laboratorietester på förpackad fisk och kyckling, PEGS plockade upp spårmängder av förstörande gaser snabbt och mer exakt än befintliga sensorer, till en bråkdel av deras pris.

Forskarna säger att sensorerna också så småningom kan ersätta sista användningsdatum - en mindre pålitlig indikator på färskhet och ätbarhet. Lägre kostnader för återförsäljare kan också så småningom sänka kostnaderna för livsmedel för konsumenterna.

PEGS är de första kommersiellt gångbara matens färskhetssensorer någonsin. Huvudförfattare Dr Firat Güder, vid Imperials avdelning för bioteknik, sa:"Även om de är designade för att hålla oss säkra, sista förbrukningsdag kan leda till att ätbar mat slängs. Faktiskt, sista förbrukningsdatum är inte helt tillförlitliga när det gäller säkerhet eftersom människor ofta blir sjuka av livsmedelsburna sjukdomar på grund av dålig förvaring, även när ett föremål är inom dess användningsområden.

"Medborgare vill vara säkra på att deras mat är säker att äta, och att undvika att slänga mat i onödan eftersom de inte kan bedöma dess säkerhet. Dessa sensorer är tillräckligt billiga för att vi hoppas att stormarknader kan använda dem inom tre år.

"Vår vision är att använda PEGS i livsmedelsförpackningar för att minska onödigt matsvinn och den resulterande plastföroreningen."

Forskningen publiceras idag i ACS-sensorer .

Matavfall

Konsumenter förlitar sig på sista förbrukningsdatum eller till och med "snifftest" för att se om deras mat är säker att äta, men det finns för närvarande ingen kommersiellt gångbar, tillförlitligt alternativ till dessa alternativ som ger objektiv feedback om matens färskhet och säkerhet.

Även om den har utvecklats av livsmedelstekniker under många år för att garantera säkerheten, Sista förbrukningsdatum tar inte hänsyn till lagrings- och bearbetningsförhållanden för specifika livsmedel. Således, de kan leda till att säker och ätbar mat slängs av butiker och konsumenter. Dessutom, det mesta av maten som går till spillo är förpackad i plast, vilket bidrar till plastföroreningar.

Första författare av studien Giandrin Barandun, också från Imperials Department of Bioengineering, sa:"Sista förbrukningsdatum uppskattar när en färskvara kanske inte längre är ätbar - men de återspeglar inte alltid dess faktiska färskhet.

"Även om livsmedelsindustrin - och konsumenterna - är förståeligt nog försiktiga med hållbarhet, det är dags att anamma teknik som mer exakt kan upptäcka matens ätbarhet och minska matsvinnet och plastföroreningar."

Eftersom PEGS fungerar på värdefulla föremål som kött och fisk, de kunde spara pengar till butiker och deras kunder, genom att minska avfallet och genom att göra det möjligt för butiker att använda riktade prissänkningar för specifika varor baserat på PEGS snarare än sista förbrukningsdatum.

Strömsensorer

Befintliga sensorer för matförstöring används inte ofta eftersom de antingen är för dyra (som ofta utgör en fjärdedel av de totala förpackningskostnaderna) eller för svåra att tolka. Färgskiftande sensorer kan faktiskt öka matsvinnet eftersom konsumenter kan tolka även den minsta färgförändring som "dålig mat".

PEGS-tekniken syftar till att ta itu med båda dessa problem. Förutom att det är billigare att producera och lättare att tolka med elektriska avläsningar, författarna fann att PEGS övervinner många av nackdelarna med nuvarande gassensorer. De:

• Fungerar effektivt vid nästan 100 procent luftfuktighet, där de flesta sensorer kämpar över 90 procent.
• Arbeta i rumstemperatur och behöver inte värmas upp, så de förbrukar mycket låga mängder energi.
• är endast känsliga för de gaser som är involverade i matförstöring, medan andra sensorer kan triggas av icke-förstörande gaser.

Vad kommer härnäst?

Forskarna använde kulspetspennor och robotskärare för att skapa sensorerna. Dr. Güder sa:"Vi tror att vår mycket enkla teknik lätt kan skalas upp för att producera PEGS i massskala genom att använda befintliga utskriftsmetoder för stora volymer som screentryck och rulle-till-rulle-utskrift."

Författarna hoppas att PEGS skulle kunna ha tillämpningar utöver livsmedelsbearbetning, som att känna av kemikalier i jordbruket, luftkvalitet, och upptäcka sjukdomsmarkörer i andetag som de som är involverade i njursjukdom. Dock, innan de kan användas utöver deras nuvarande användning, forskarna hoppas kunna ta upp hur känsliga PEGS är för lägre luftfuktighet.

Nästa, författarna hoppas kunna utöka användbarheten av PEGS genom att tillämpa dem på andra typer av livsmedel och industrier. De utvecklar för närvarande en rad PEGS där varje sensor upptäcker olika kemikalier. Genom att använda denna teknik, arrayen kommer att ge unika signaler för olika gaser och/eller ändrande luftfuktighet, vilket skulle göra tekniken tillämpbar på ett större antal olika livsmedelstyper och tillämpningar.