Ученые Университета Кюсю представили гидрогелевую пленку, которая сигнализирует о порче мяса изменением цвета. Материал содержит антоцианы из фиолетового батата. Кроме того, пленка способна восстанавливать небольшие повреждения. Испытания на свинине показали продление срока хранения примерно на 12 часов. Результаты опубликованы в Chemical Engineering Journal.
Как работает индикация свежести
Свежее мясо имеет слабокислую реакцию среды. В процессе размножения бактерий происходит расщепление белков с выделением щелочных соединений. В результате pH мяса повышается еще до появления видимых признаков порчи.
Антоцианы реагируют на изменение кислотности напрямую. При повышении pH пигменты меняют окраску с пурпурно-красной на желто-зеленую. Это изменение видно невооруженным глазом, а природное происхождение делает их безопасными для контакта с пищей.
Однако свет и тепло способны разрушать антоцианы, вызывая ложные срабатывания. Для стабилизации пигмента исследователи использовали металл-органический каркас UiO66-NH₂. Молекулы антоцианов адсорбируются на его поверхности через множественные химические взаимодействия. Фиксированные молекулы защищены от кислорода, света и тепла, но сохраняют чувствительность к pH.
- Свежее мясо: пурпурно-красный цвет пленки
- Начало порчи: постепенный переход к желто-зеленому
- Испорченный продукт: выраженный желто-зеленый оттенок
Самовосстановление и продление срока хранения
Гидрогелевая пленка обладает способностью к самовосстановлению. При разрезе и повторном соединении повреждение становится почти невидимым за минуты. Прочность материала восстанавливается до 99% в течение двух часов.
В ходе испытаний с свининой пленка продлила срок хранения примерно на 12 часов по сравнению с необработанными образцами. Материал в основном состоит из растительных компонентов и является биоразлагаемым.
По словам профессора Фумихико Танаки, в обычной упаковке любая трещина становится входом для бактерий. Этот материал склеивается сам, а вместе с повреждением восстанавливается и способность защищать содержимое.
Перспективы применения в мясной отрасли
Разработка объединяет несколько функций упаковки. Вместо отдельных технологий для физической защиты, продления срока годности и мониторинга свежести гидрогель выполняет все три роли. Подход может дать производителям и логистическим операторам лучшую видимость состояния продукта по всей цепочке поставок.
Команда уже изучает возможность создания мобильного приложения. Оно позволит объективно оценивать качество продуктов в режиме реального времени. Это может перевести мониторинг свежести с простого визуального индикатора на более связанную систему упаковки.
Источники
- How ‘smart’ hydrogel packaging tells you if your food is still fresh — Kyushu University
- Self-healing cellulose-based hydrogel smart packaging embedded with anthocyanin-immobilized metal–organic frameworks for food preservation and freshness monitoring — Chemical Engineering Journal
- How ‘smart’ hydrogel packaging tells you if your food is still fresh — EurekAlert
- Kyushu University researchers develop self-repairing film with freshness indicator — Packaging Europe
