Умная упаковка для мяса: индикатор свежести из фиолетового батата, самоочищение пленки

Свежесть имеет свою «химическую подпись». Свежее мясо имеет слабокислую реакцию, но по мере размножения бактерий они постепенно разрушают белки и выделяют щелочные соединения. Уровень pH мяса постепенно повышается, причем происходит это задолго до того, как появятся видимые признаки порчи. Специалисты Университета Кюсю в Японии использовали это свойство, встроив в упаковочную пленку натуральные растительные пигменты — антоцианы из фиолетового батата. Эти же вещества придают цвет краснокочанной капусте и многим ягодам.

Антоцианы напрямую реагируют на изменение кислотности: при повышении pH они меняют окраску от пурпурно-красной до желто-зеленой. Изменение заметно невооруженным глазом, а природное происхождение делает пигменты безопасными для контакта с пищей. Однако есть проблема: свет и тепло легко разрушают антоцианы, вызывая ложные «срабатывания» упаковки.

«Мое внимание привлекли металл-органические каркасы благодаря своим уникальным пористым структурам, и мне стало интересно, можно ли использовать их для чего-то более близкого к повседневной жизни, например, для сохранения продуктов», — рассказывает ведущий автор исследования Сируи Янь. Команда использовала металл-органический каркас UiO66-NH₂, известный своей термической и химической стабильностью. Молекулы антоцианов прикрепляются к его поверхности через химические связи, оставаясь защищенными от кислорода, света и тепла, но сохраняя чувствительность к pH продукта.

В экспериментах с свининой защищенный пигмент стабильно реагировал на порчу: по мере накопления щелочных газов материал плавно менял цвет от пурпурно-красного до желто-зеленого.

Ученые встроили этот комплекс в гидрогель, получив мягкую формуемую биоразлагаемую пленку, которая в основном состоит из растительных компонентов. Помимо мониторинга свежести, материал продлил срок хранения свинины примерно на 12 часов.

«Интересно, что этот материал не просто защищает пищу, он чинит себя», — отмечает профессор Фумихико Танака. При разрезе и повторном соединении повреждение пленки становится почти невидимым за минуты, а прочность восстанавливается до 99% за два часа. «В обычной упаковке любая трещина становится входом для бактерий. Этот материал склеивается сам. Повреждение восстанавливается, а с ним восстанавливается и способность защищать содержимое».

Теперь ученые разрабатывают мобильное приложение, которое позволит объективно оценивать качество продуктов в режиме реального времени.

Ранее ученые разработали экологичный наноматериал для упаковки продуктов из тыквенной кожуры.