Diät und Ernährung sind entscheidend für die Erhaltung und Förderung der menschlichen Gesundheit. Es ist bekannt, dass die Ernährung eine Schlüsselrolle bei der Regulierung von Risikofaktoren für chronische Krankheiten wie Diabetes, Bluthochdruck und Herzerkrankungen spielt. Daher besteht ein wachsender Bedarf an einem benutzerfreundlichen, objektiven Ernährungsbewertungssystem, das dazu beitragen kann, das Gesundheitsrisiko zu verringern. Ein wichtiger Schritt in Richtung dieses Ziels ist ein Sensor, der in ein Küchengerät wie einen Entsafter oder Mixer integriert ist, und den Zuckergehalt des zubereiteten Safts oder Smoothies misst. Dies kann verwendet werden, um die Menge der Zuckeraufnahme genau zu quantifizieren. Es kann auch verwendet werden, um den Reifegrad der verwendeten Früchte zu bestimmen und ob der gewünschte Süßegrad erreicht ist. Es kann auch ein sehr wertvolles Werkzeug für Menschen mit besonderen Ernährungsbedürfnissen sein.
Ziel dieser Entwicklung war es, einen hochsensiblen Sensor in eine kompakte und robuste Baugröße zu bringen, sodass dieser in zukünftigen Küchengeräten implementiert werden kann. Das gewählte ATR (attenuated total reflection) Prinzip ist in Laborgeräten für hochempfindliche Messungen gut etabliert. Das Licht der Lichtquelle wird in einen ATR-Kristall eingekoppelt und das evaneszente Feld auf dem Kristall kommt mit der Probenflüssigkeit in Kontakt. Die Informationen über die Probenflüssigkeit werden von einem Detektor gesammelt. Der Sensor wurde vom Projektpartner mit der notwendigen Versorgungs- und Ausleseelektronik auf einer Leiterplatte realisiert und integriert.
Der Sensor wurde anhand von im Labor präparierten Prüflösungen kalibriert. Weiters wurden mathematische Kalibrierungsmodelle entwickelt. Die Leistung des Prototyps wurde anhand einer Vielzahl von im Handel erhältlichen Fruchtsäften und Smoothies bewertet. Mehrere Verdünnungen der Fruchtsäfte wurden gemessen, um die Beziehung zwischen dem Sensorsignal und der Zuckerkonzentration aufzuzeigen. Der Sensor verwendet zwei verschiedene Wellenlängen im Infrarotbereich. Eine Wellenlänge wird für die Bestimmung des Zuckergehalts verwendet und die andere Wellenlänge dient dazu, den Drift des Sensors zu kompensieren. Dies ermöglicht sehr stabile Messungen.
Wirkung und Effekte
Die Messung des Zuckergehalts flüssiger Lebensmittel ist ein wichtiger Schritt zur Bestimmung der Kalorienzufuhr eines Menschen. In Kombination mit anderen optischen Sensoren können auch Makronährstoffe wie Fette, Ballaststoffe oder Proteine gemessen werden. Die Messung dieser Makronährstoffe ist der erste Schritt für ein intelligentes Ernährungsbewertungssystem, das personalisierte Ernährungs- und Rezeptvorschläge ermöglicht.
