Quand une puce électronique détecte les aliments périmés avant votre odorat

Des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley ont mis au point un nez électronique miniature capable d’identifier la détérioration du poulet, du lait ou des œufs, ainsi que des traces d’allergènes aux noix, bien avant qu’un nez humain ne perçoive la moindre odeur.

Votre nez reste imperturbable, mais une puce électronique de quelques millimètres carrés a déjà enregistré les premiers signaux de décomposition du blanc de poulet oublié sur une clayette. Développé par l’équipe de recherche Javey à l’Université de Californie à Berkeley, ce dispositif combine seize capteurs de gaz et un algorithme d’apprentissage automatique pour identifier la détérioration des aliments et la présence d’allergènes avec une antériorité frappante sur les sens humains.

L’étude, publiée dans Science Advances, décrit un système que Carla Bassil, doctorante en génie électrique et informatique et auteure principale, assimile à « un ensemble de papilles gustatives numériques ». Chaque capteur de la puce est enduit d’un matériau distinct, polymères conducteurs, porphyrines ou oxydes métalliques, qui réagit de manière spécifique aux composés organiques volatils libérés par les aliments au fil de leur dégradation. Ces réactions chimiques, converties en signaux électriques, produisent un motif composite que les chercheurs appellent une « empreinte gazeuse », propre à chaque type d’aliment et à chaque stade d’altération.

Seize capteurs pour une empreinte olfactive unique

Un réseau de neurones convolutif assure la classification de ces empreintes. Entraîné sur les profils olfactifs de sept denrées (fraise, myrtille, banane, noix, noisette, noix de cajou, cacahuète) ainsi que sur du poulet cru, du lait et des œufs à différents degrés de fraîcheur, le modèle a atteint une précision globale de 92,6 % sur seize classes d’objets distinctes. Un second modèle, spécialisé dans la détection de la détérioration, a franchi la barre des 99 % pour différencier des échantillons frais, vieux de vingt-quatre heures et vieux de quarante-huit heures.

La sensibilité du dispositif dépasse les attentes pour certaines applications critiques. La puce a détecté avec succès une quantité isolée de 0,05 gramme de noix, soit environ un centième d’une noix décortiquée de calibre moyen. Pour les personnes souffrant d’allergies alimentaires sévères, ce niveau de précision ouvre la voie à un outil de vérification capable de signaler des traces d’allergènes dans un plat sans qu’il soit nécessaire d’y goûter.

Des traces de noix au centième de gramme

Bassil tempère toutefois l’enthousiasme en précisant que les expérimentations se sont déroulées en chambre fermée, dans des conditions contrôlées. L’équipe n’a pas encore évalué les performances du capteur dans des environnements réalistes, par exemple un réfrigérateur contenant simultanément plusieurs aliments aux odeurs mêlées. La transposition du laboratoire à la cuisine domestique constitue une étape qui reste à franchir.

Quand le réfrigérateur dialoguera avec votre téléphone

Les perspectives d’intégration n’en sont pas moins concrètes. Les chercheurs envisagent d’embarquer la technologie dans des réfrigérateurs connectés, capables d’envoyer des notifications aux utilisateurs lorsqu’un aliment approche de sa date de péremption réelle, et non de la date indicative imprimée sur l’emballage. « Ce serait fantastique si votre frigo pouvait vous dire : « Hé, votre brocoli va bientôt se gâter, vous devriez probablement le manger » ! », a déclaré Carla Bassil.

Les travaux à venir porteront sur le test du capteur dans des atmosphères gazeuses mélangées et sur l’enrichissement de la base de données d’entraînement pour couvrir un éventail élargi d’aliments et de stades de dégradation. À terme, la généralisation de tels dispositifs pourrait réduire le gaspillage alimentaire domestique en offrant une mesure objective de la comestibilité, là où les dates de péremption restent des estimations prudentes et parfois trompeuses.

Source : Berkeley U.