Senzor biodegradabil pe bază de amidon care își schimbă culoarea pentru a indica umiditatea din ambalajele alimentare
Cercetătorii brazilieni au dezvoltat un senzor biodegradabil pe bază de amidon care își schimbă culoarea atunci când umiditatea pătrunde în ambalajele alimentare. Cu adăugarea de clorură de cobalt, senzorul trece de la albastru la roz pe măsură ce nivelurile de umiditate cresc și revine la albastru când acestea scad. Consumatorii și producătorii l-ar putea folosi pentru a monitoriza cu ochiul liber sau cu camera unui telefon calitatea și prospețimea unor alimente precum biscuiții, fără echipamente complexe.
Cercetarea a fost condusă de oameni de știință de la Institutul de Chimie din São Carlos al Universității din São Paulo (IQSC-USP), iar rezultatele au fost publicate în iunie în revista Food Chemistry.
Cercetătorii au început testele cu biscuiți tip cream cracker, care sunt foarte sensibili la umiditate și își pierd rapid prospețimea atunci când sunt depozitați în condiții necorespunzătoare. Rezultatele au arătat că schimbarea de culoare corespundea creșterii umidității, care a fost puternic corelată cu pierderea texturii biscuiților. Aceasta indică faptul că senzorul reflectă schimbările din condițiile de depozitare.
În doar câteva secunde, micul cilindru pe bază de amidon plasat lângă biscuiți își schimbă culoarea, trecând prin nuanțe de albastru și roz. Când clorura de cobalt este uscată, devine albastră. Când absoarbe vapori de apă, devine roz. Acest lucru se întâmplă deoarece hidratarea modifică structura chimică a clorurii de cobalt și, în consecință, culoarea acesteia.
„Ceea ce a diferențiat acest studiu a fost faptul că senzorul are o suprafață mai mare, ceea ce îl face foarte sensibil și ne permite să observăm diferite condiții de umiditate din interiorul ambalajului. Dacă îl plasez într-un mediu foarte uscat, răspunde. Invers, dacă îl plasez într-un mediu foarte umed, răspunde la fel”, explică Bianca Maniglia, profesor la IQSC-USP și coordonatorul cercetării.
Cercetătorii se așteaptă ca, în viitor, industria și consumatorii să poată folosi această tehnologie pentru a determina prospețimea și conținutul de umiditate al diverselor produse.
Ideea de a folosi clorura de cobalt pentru a crea senzorul a venit dintr-o amintire din copilărie. În timpul dezvoltării proiectului, Maniglia și-a amintit de „cocoșul meteo”, un ornament de bucătărie inspirat de „Cocoșul de Barcelos”, unul dintre simbolurile naționale ale Portugaliei. Comun în casele braziliene și portugheze din anii 1980, ornamentul își schimba culoarea pentru a indica dacă va ploua sau va fi senin.
După mai multe teste, cercetătorii au decis să acopere senzorul cu același material folosit pentru acoperirea cocoșilor. L-au adaptat pentru o altă tehnologie pe care grupul de cercetare o dezvoltă: criogelul, un material foarte poros obținut prin congelarea polimerilor (de unde și numele „crio”).
„Gelul de amidon este congelat și supus liofilizării [deshidratării]. În timpul acestui proces, apa congelată este eliminată prin sublimare, trecând direct din stare solidă în vapori. Eliminarea fazei apoase păstrează structura poroasă formată în timpul congelării, rezultând un material cu o capacitate ridicată de interacțiune cu mediul”, explică Maniglia.
Sunt necesare studii suplimentare. „Pentru utilizarea comercială, ambalajele convenționale ar trebui reproiectate, deoarece, deocamdată, prezența clorurii de cobalt face senzorul toxic și, prin urmare, nu poate intra în contact direct cu alimentele”, notează Maniglia.
Grupul de cercetare evaluează alte tehnici și materiale, inclusiv compuși bioactivi derivați din fructe precum coaja de jabuticaba. „Acești pigmenți naturali sunt sensibili la variațiile de pH, prezentând schimbări de culoare care pot fi folosite ca indicatori vizuali, pe lângă faptul că posedă activitate antioxidantă. În acest caz, obiectivul este de a dezvolta un sistem care să poată monitoriza procesul de alterare a cărnii, de exemplu. Încorporarea acestor compuși naturali este importantă și pentru că ajută la valorificarea lor”, spune Maniglia.
