Et tazeliğini kaybettiği için akıllı ambalaj filmi UV altında ‘yanıyor’

Gıda bozulması, yalnızca görünümle tespit edilmesi her zaman kolay olmayan kimyasal değişikliklere neden olur. Tazeliğin ve kalitenin daha net bir göstergesini sağlamak için Kyushu Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, et tazeliğini kaybettikçe ultraviyole (UV) ışık altında renk değiştiren ve parıldayan akıllı bir ambalaj filmi geliştirdi. Soğutulmuş koyun etiyle test edilen film, bozulma sırasında açığa çıkan bileşiklere yanıt vererek gıda kalitesindeki değişiklikleri takip etmenin iki yolunu sunuyor. Bulgular şu adreste yayınlanıyor: Kimya Mühendisliği Dergisi.

Gıda ambalajları genellikle gıdayı dış ortamdan ve bozulmadan korumak için tasarlanmıştır ancak genellikle gıda kalitesi hakkında çok az bilgi sağlar. Belirli gıda bileşenleri tazelik göstergesi olarak hareket edebilir ve onların durumu hakkında ek bilgi sağlayabilir. Örneğin antosiyaninler, asitlik değiştikçe renk değiştiren doğal bitki pigmentleridir ve bu da onları gıda bozulmasıyla ilişkili kimyasal değişiklikleri tespit etmede faydalı kılar. Ancak bu renk değişiklikleri erken aşamalarda hafif olabilir ve ışık koşullarından etkilenebilir.

Kyushu Üniversitesi Ziraat Fakültesi’nden profesör Fumihiko Tanaka ve doçent Fumina Tanaka liderliğindeki bir araştırma ekibi, bu zorluğun üstesinden gelmek için yola çıktı. Çin’deki Nanjing Ziraat Üniversitesi, Belçika’daki Ghent Üniversitesi ve Vietnam’daki Nguyen Tat Thanh Üniversitesi’nden işbirlikçileriyle birlikte çalışarak, gıda tazeliğini gerçek zamanlı olarak izlemek için daha güvenilir ve hassas bir yöntem geliştirmeyi hedeflediler.

Kyushu Üniversitesi’nden JSPS araştırmacısı ve makalenin ilk yazarı Xirui Yan, “Bozulma belirtilerinin daha kolay fark edilmesini sağlamak için renk değişikliklerini floresansla birleştirmek istedik” diyor. “Renk basit bir görsel gösterge sağlarken UV ışığı altındaki floresans, renk farklılıklarının görülmesi zor olduğunda daha net bir sinyal sunar.”

İki tazelik sinyali içeren bir film

Ekip, filmin temeli olarak sütte bulunan bir protein olan kazeini kullandı. Bozulma belirtilerine tepki vermesini sağlamak için siyah soya fasulyesi tohum kabuklarından elde edilen antosiyaninleri eklediler. Bu doğal pigmentler asitlikle birlikte renk değiştiriyor ve onlara piridin uygulanması onlara floresans tepkisi de veriyor. Modifiye edilmiş pigmentler daha sonra gözenekli bir metal-organik çerçeve malzemesi olan zeolitik imidazolat çerçeve-67 (ZIF-67) ile birleştirildi ve kazein filmine dahil edildi.

Araştırmacılar, tazeliği ne kadar iyi takip ettiklerini ve soğutulmuş koyun etinin korunmasına nasıl yardımcı olduklarını görmek için artan miktarlarda ZIF-67 içeren üç film formülasyonunu test etti. Z2 adı verilen ikinci formülasyon, algılama performansı, koruma özellikleri ve malzeme kullanımı arasında en iyi genel dengeyi sağladı. Filmler ayrıca sadece kazein içeren filmlerle karşılaştırıldığında gelişmiş suya dayanıklılık, antioksidan aktivite ve antibakteriyel aktivite gösterdi.

Bozulma ilerledikçe koyun eti, filmde değişiklikleri tetikleyen amonyak ve diğer uçucu bileşikleri serbest bıraktı. Optimize edilmiş Z2 formülasyonu, yaklaşık altıncı günden itibaren 365 nanometre UV ışığı altında net bir floresans tepkisi gösterdi. Sıradan ışık altında filmler depolama sırasında da kademeli renk değişiklikleri gösterdi. Bu sinyaller birlikte tazelikteki değişiklikleri takip etmenin iki yolunu sağladı.

Daha geniş kullanımdan önce daha fazla test yapılması gerekiyor

Filmler aynı zamanda test edilen toprak gömme ve deniz suyu koşullarında önemli ölçüde parçalanma ve kütle kaybı gösterdi; bu da daha az kalıcı atık bırakan ambalajlama potansiyeline işaret ediyor. Ancak parçalanma sonuçları tam bir mineralizasyon veya uzun vadeli çevre güvenliği sağlamaz. Filmleri diğer gıdalarla ve gerçek tedarik zinciri koşulları altında test etmenin yanı sıra stabilite, güvenlik, ölçeklenebilirlik ve maliyet etkinliğini değerlendirmek için gelecekteki çalışmalara ihtiyaç duyulacaktır.

Filmlerin akıllı gıda ambalajlarında potansiyel olarak uygulamaları var ve tüketicilere, perakendecilere ve distribütörlere geleneksel tarih etiketlemenin yanı sıra tazeliğin ek bir görsel göstergesini sağlıyor. Araştırmacılar, kalitedeki değişikliklerin fark edilmesini kolaylaştırarak gıda güvenliğini artırmayı, gereksiz gıda israfını azaltmayı ve sürdürülebilir gıda paketleme teknolojilerini desteklemeyi umuyor.

Fumihiko Tanaka sözlerini şöyle bitiriyor: “Gıda ambalajı pasif korumadan akıllı algılamaya doğru geliştikçe, filmimiz sonuçta akıllı telefon tabanlı ve yapay zeka destekli tazelik izlemeyi destekleyebilecek akıllı algılama sağlıyor.”