سیستم های هوشمند پایش مایکوتوکسین ها: ادغام حسگرهای زیستی، اینترنت اشیا و یادگیری ماشین برای پیش بینی آلودگی در زنجیره غذایی

مایکوتوکسین ها گروهی از متابولیت های ثانویه سمی تولیدشده توسط قارچ ها هستند که به عنوان یکی از مهم ترین تهدیدهای ایمنی غذایی در سطح جهان شناخته می شوند و می توانند سلامت انسان، پایداری زنجیره تامین غذا و اقتصاد کشاورزی را به طور جدی تحت تاثیر قرار دهند. افزایش تغییرات اقلیمی، گسترش تجارت جهانی مواد غذایی و پیچیدگی سامانه های نگهداری و توزیع، احتمال آلودگی محصولات کشاورزی به مایکوتوکسین هایی نظیر آفلاتوکسین ها، اکراتوکسین A، فومونیزین ها، زیرالنون و دئوکسی نیوالنول را افزایش داده است. روش های متداول شناسایی این ترکیبات، اگرچه از دقت تحلیلی بالایی برخوردارند، اغلب مبتنی بر آزمون های آزمایشگاهی زمان بر و پرهزینه بوده و قابلیت پایش برخط و مدیریت پیشگیرانه آلودگی را در مقیاس صنعتی فراهم نمی کنند. در این مطالعه، یک چارچوب هوشمند یکپارچه برای پایش و پیش بینی آلودگی به مایکوتوکسین ها در زنجیره غذایی ارائه می شود که بر ادغام حسگرهای زیستی پیشرفته، زیرساخت های اینترنت اشیا و الگوریتم های یادگیری ماشین استوار است. در این چارچوب، حسگرهای زیستی چندتحلیلی تقویت شده با نانومواد امکان تشخیص همزمان چندین مایکوتوکسین را فراهم می کنند، در حالی که سامانه های اینترنت اشیا با پایش مداوم پارامترهای محیطی نظیر دما، رطوبت نسبی و فعالیت آبی، داده های موردنیاز برای تحلیل بلادرنگ را فراهم می سازند. در سطح تحلیل داده، الگوریتم های یادگیری ماشین برای پردازش سیگنال های پیچیده حسگرها، شناسایی الگوهای آلودگی و پیش بینی ریسک تولید مایکوتوکسین ها تحت شرایط مختلف محیطی به کار گرفته می شوند.ادغام این فناوری ها می تواند گذار از رویکردهای واکنشی مبتنی بر آزمون نهایی محصول به راهبردهای پیشگیرانه مبتنی بر پیش بینی ریسک را امکان پذیر سازد و نقش مهمی در کاهش خطرات ناشی از مایکوتوکسین ها در سامانه های غذایی ایفا کند. در پایان، چالش های مرتبط با استانداردسازی داده ها، مقیاس پذیری مدل های هوشمند و پیاده سازی صنعتی این فناوری ها مورد بررسی قرار گرفته و چشم اندازهای آینده برای توسعه سامانه های هوشمند پایش ایمنی غذایی مطرح می شود.

کلیدواژه ها:

مایکوتوکسین ها ، ایمنی مواد غذایی ، اینترنت اشیا (IoT) ، یادگیری ماشین ، حسگرهای زیستی ، مدل سازی پیش بین