Иранские ученые разработали оптический метод, который за несколько секунд позволяет выявить в порошке хны опасную синтетическую добавку – парафенилендиамин (ПФДА). Технология основана на спектральном анализе и машинном обучении и может заменить длительные и дорогие лабораторные исследования.
Натуральная хна безопасна, однако для получения быстрого результата и насыщенного черного цвета производители нередко добавляют в нее ПФДА. Это вещество – сильный аллерген, который может вызывать тяжелые кожные реакции, включая химические ожоги и рубцевание. Существующие методы контроля, такие как хроматография, требуют сложной подготовки образцов, использования вредных растворителей и специального оборудования, что делает их непригодными для массовых проверок на производстве или таможне.
Исследователи из университета Тарбиат Модарес предложили неразрушающий способ анализа. Порошок хны облучают светом в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, после чего спектрометр фиксирует отраженный сигнал. Алгоритмы анализируют полученные данные и с высокой точностью определяют концентрацию примеси. Выяснилось, что ПФДА имеет характерный пик отражения в УФ-спектре на длине волны 380–390 нанометров, интенсивность которого прямо зависит от его содержания в смеси.
В ходе эксперимента ученые подготовили 77 образцов хны из иранских провинций Керман, Систан и Белуджистан, а также Йезд, добавив в них ПФДА в концентрациях от 0 до 12%. Затем они применили специальные алгоритмы для отбора всего 15 наиболее информативных длин волн из сотен проанализированных. Такой подход позволил не только сократить объем данных на 90%, но и повысить точность прогноза. Лучшая из протестированных моделей машинного обучения – случайный лес – смогла определять концентрацию ПФДА с коэффициентом детерминации 0,978, что указывает на почти безошибочную работу.
На основе этой технологии можно создать недорогие портативные датчики для экспресс-проверок непосредственно на производственных линиях, таможенных постах или в торговых точках. Авторы исследования отмечают, что метод пока протестирован в лабораторных условиях. Прежде чем внедрять его в практику, необходимо провести валидацию на широком спектре коммерческих продуктов, которые могут содержать другие примеси или иметь разную влажность и размер частиц.