Prototypen, som rapporterats i publikationen ACS Sensors, upptäckte capsaicin och skarpa smakämnen (t.ex. de som ligger bakom vitlökens sting) i olika livsmedel.
"Vår flexibla konstgjorda tunga har enorm potential för att uppskatta kryddstyrka i bärbara smakövervakningsenheter, rörliga humanoida robotar eller patienter med sensoriska funktionsnedsättningar som ageusi, till exempel", säger Weijun Deng, studiens huvudförfattare.
För närvarande kräver mätning av smakämnen i livsmedel mänskliga smaktestare och komplexa laboratoriemetoder. Som ett alternativ utvecklar därför forskare konstgjorda tungor, som bland annat kan mäta smaker som sött och umami.
Capsaicin i chilepeppar, piperin i svartpeppar och allicin i vitlök ger stickande eller brännande känslor som är svåra att replikera och mäta med syntetiska material. Forskaren Jing Hu och kollegor noterade att chilepepparns hetta, till exempel, kan neutraliseras när dess capsaicin binds av kaseinproteiner i mjölk. Därför ville teamet skapa en artificiell tunga genom att tillsätta kasein till ett elektrokemiskt gelmaterial och mäta kryddstyrkan genom en elektrisk strömförändring som sker när kasein binder till capsaicin.
Forskarna skapade en tungformad film genom att kombinera akrylsyra, kolinklorid och skummjölkspulver, och exponerade sedan lösningen för UV-ljus. Den resulterande flexibla och ogenomskinliga gelen ledde en elektrisk ström. Tio sekunder efter att forskarna tillsatte capsaicin ovanpå filmen minskade strömmen, vilket visade dess potential som en artificiell, krydd-detekterande tunga.
Initiala tester visade att det mjölkinnehållande materialet reagerade på capsaicinkoncentrationer som sträckte sig från under mänsklig detektion till övre nivåer som uppfattas som smärtsamma (kallas oral smärttröskel). Dessutom upptäckte materialet andra starkt smaksatta föreningar som finns i vanliga ingredienser i hot sauce, inklusive ingefära, svartpeppar, pepparrot, vitlök och lök.
Som ett bevis på konceptet testade forskarna åtta typer av chilepeppar och åtta kryddiga livsmedel (inklusive flera starka såser) på den konstgjorda tungan och mätte hur kryddstarka de var genom förändringar i elektrisk ström. En panel av smaktestare bedömde kryddstyrkan hos samma livsmedel. Resultaten från den konstgjorda tungan och smakpanelen matchade väl.
Därför, säger forskarna, skulle den kaseinhaltiga konstgjorda tungan kunna användas för att snabbt testa ett livsmedels styrkenivå – utan att riskera brännande smaklökar.
