Un film de ambalaj inteligent semnalează prospețimea cărnii prin culoare și fluorescență
Cercetătorii de la Universitatea Kyushu au dezvoltat un film de ambalaj inteligent care își schimbă culoarea și emite fluorescență sub lumină ultravioletă (UV) pe măsură ce carnea își pierde prospețimea. Tehnologia a fost testată pe carne de oaie păstrată la frigider și oferă două modalități de a urmări modificările calității alimentelor, relatează un studiu publicat în Chemical Engineering Journal.
Ambalajele alimentare sunt concepute, în general, pentru a proteja alimentele de mediul extern și de alterare, dar oferă de obicei puține informații despre calitatea produsului. Anumite componente alimentare pot funcționa ca indicatori de prospețime. Antocianinele, de exemplu, sunt pigmenți naturali din plante care își schimbă culoarea în funcție de aciditate, fiind utile pentru detectarea modificărilor chimice asociate cu alterarea alimentelor. Totuși, aceste schimbări de culoare pot fi subtile în fazele incipiente și pot fi influențate de condițiile de iluminare.
Echipa condusă de profesorul Fumihiko Tanaka și profesoara asociată Fumina Tanaka, de la Facultatea de Agricultură a Universității Kyushu, împreună cu colaboratori de la Universitatea Agricolă Nanjing din China, Universitatea Gent din Belgia și Universitatea Nguyen Tat Thanh din Vietnam, a urmărit să dezvolte o metodă mai fiabilă și mai sensibilă de monitorizare în timp real a prospețimii alimentelor.
„Am dorit să combinăm schimbările de culoare cu fluorescența pentru a face semnele de alterare mai ușor de recunoscut”, explică Xirui Yan, cercetător JSPS la Universitatea Kyushu și primul autor al lucrării. „Culoarea oferă o indicație vizuală simplă, iar fluorescența sub lumină UV oferă un semnal mai clar atunci când diferențele de culoare sunt greu de observat.”
Un film cu două semnale de prospețime
Echipa a folosit cazeina, o proteină din lapte, ca bază pentru film. Pentru a-l face să reacționeze la semnele de alterare, cercetătorii au adăugat antocianine extrase din cojile semințelor de soia neagră. Acești pigmenți naturali își schimbă culoarea în funcție de aciditate, iar tratarea lor cu piridină le-a conferit și o reacție de fluorescență. Pigmenții modificați au fost combinați cu un cadru metalo-organic poros denumit ZIF-67 și încorporați în filmul pe bază de cazeină.
Cercetătorii au testat trei formulări de film cu cantități crescânde de ZIF-67 pentru a vedea cât de bine urmăresc prospețimea și ajută la conservarea cărnii de oaie păstrate la frigider. A doua formulare, numită Z2, a oferit cel mai bun echilibru general între performanța de detectare, proprietățile de conservare și utilizarea materialului. Filmele au prezentat, de asemenea, o rezistență îmbunătățită la apă, activitate antioxidantă și antibacteriană comparativ cu filmele din cazeină simplă.
Pe măsură ce alterarea a avansat, carnea de oaie a eliberat amoniac și alți compuși volatili care au declanșat modificări în film. Formularea optimizată Z2 a arătat un răspuns clar de fluorescență începând cu aproximativ a șasea zi, sub lumină UV de 365 de nanometri. Sub lumină obișnuită, filmele au prezentat, de asemenea, schimbări treptate de culoare în timpul depozitării. Împreună, aceste semnale oferă două modalități de a urmări modificările prospețimii.
Teste suplimentare necesare înainte de utilizarea pe scară largă
Filmele au arătat o dezintegrare substanțială și o pierdere de masă în condițiile testate de îngropare în sol și imersie în apă de mare, ceea ce sugerează un potențial pentru ambalaje care lasă mai puține deșeuri persistente. Totuși, rezultatele dezintegrării nu stabilesc o mineralizare completă sau siguranța pe termen lung pentru mediu. Sunt necesare studii viitoare pentru a testa filmele cu alte alimente și în condiții reale de lanț de aprovizionare, precum și pentru a le evalua stabilitatea, siguranța, scalabilitatea și rentabilitatea.
Filmele au potențiale aplicații în ambalajele inteligente pentru alimente, oferind consumatorilor, comercianților cu amănuntul și distribuitorilor o indicație vizuală suplimentară a prospețimii, alături de etichetarea convențională a datei de expirare. Prin facilitarea recunoașterii modificărilor de calitate, cercetătorii speră să îmbunătățească siguranța alimentară, să reducă risipa inutilă de alimente și să sprijine tehnologiile sustenabile de ambalare a alimentelor.
„Pe măsură ce ambalajele alimentare evoluează de la protecție pasivă la detectare inteligentă, filmul nostru oferă o senzorică inteligentă care ar putea sprijini în cele din urmă monitorizarea prospețimii asistată de smartphone și de inteligența artificială”, concluzionează Fumihiko Tanaka.
